(共46张PPT)
第二节 探究:液体压强与哪些因素有关
第1课时 液体的压强
新课导入
为什么站在齐胸深的水中时,你会感到呼吸有些困难?为什么潜水员在不同深度的水中作业时,需要穿抗压能力不同的潜水服?为什么水坝要造得上窄下宽?
上窄下宽的水坝
学习目标
能完成“探究液体压强与哪些因素有关”的实验,能运用控制变量法设计实验,获取实验信息,推出结论,能完成含自己所做的实验设计的实验报告。
一、液体的压强
课堂探究
液体压力的压力效果到底有多大?
演示实验
现象表明:受到重力——液体对容器底部有压强。
现象表明:具有流动性——液体对容器侧壁有压强。
液体压强产生的原因
液体对容器底部和侧壁都有压强,那液体内部压强大小有什么特点呢?
液体受重力,对支撑它的容器底部有压强。
液体由于具有流动性,因而对容器的侧壁有压强。
例 题
1.如图所示,一只可乐瓶,其侧壁有 a、b 两个小孔用塞子塞住,瓶内盛有一定质量的酒精。把瓶子放入盛水的容器中,当瓶内外液面相平时,拔出 a、b 两个小孔上的塞子,则 ( )
A. a、b两个小孔均有水流入
B. a、b两个小孔均有酒精流出
C. 酒精从 a 小孔流出,水从 b 小孔流入
D. 水从 a 小孔流入,酒精从 b 小孔流出
a
b
A
2.关于液体压强,下列说法中正确的是( )
A.液体的压强是由于液体受重力而产生的,因此液体内部的压强方
向总是向下的
B.在液体的同一深度,液体向下的压强比向上的压强大一些
C.在液体的同一深度,不同液体的压强一般不同
D.凡是和液体接触的物体或物体表面都受到液体的压强
C
二、实验:探究液体压强与哪些因素有关
课堂探究
液体对容器底和容器侧壁都有压强,它的大小与哪些因素有关呢?液体压强的特点又是怎样的呢?
实 验
设计实验:1.实验应采取什么研究方法?
探究影响液体内部压强的因素
2.实验中如何精确反映液体内部压强大小呢?
A.深度
B.方向
C.密度
……
控制变量法
U形管压强计
提出问题:液体内部压强的大小可能与哪些因素有关?
猜想假设:
橡皮管
金属盒
橡皮膜
U形管
U形管压强计
U形管压强计原理:金属盒受到的压强越大,U形管两管液面高度差越大。
橡皮管
金属盒
刻度板
U形管
2.轻按压强计上金属盒的橡皮膜,U形管两侧的液面发生什么变化?
1.观察压强计,想一想压强计是怎样显示压强大小的?
转换法:
用 U 形管两管液面高度差来反映液体内部压强大小。
实验过程
液面高度差不变
实验一:保持探头在水中的深度不变,改变探头的方向。
结论:在相同液体内部,同一深度处各个方向的压强大小相等。
实验二:增大探头在水中的深度,观察液体内部的压强与深度的关系。
液面高度差变大
结论:在相同液体内部,深度越深,压强越大。
实验三:换用不同液体,观察在深度相同时,液体内部的压强是否与液体的密度有关。
液面高度差变大
结论:在不同液体的同一深度处,液体的密度越大,压强越大。
大量实验表明:
你还能发现与此不同的结论吗?
液体压强只与液体密度和液体深度两个因素有关,而与其他因素无关。
在相同液体内部,同一深度处各个方向的压强大小相等,深度越深,压强越大;在不同液体的同一深度处,液体的密度越大,压强越大。
由于水的压强随深度的增加而增大,因此我们站在齐胸深的水中时,会觉得呼吸略微有些困难;深海潜水必须穿上特制的潜水服,以保护潜水员的安全。修建水坝时,水坝的下部总要比上部宽些,以便承受更大的水压,并增强水坝的稳定性。
总结:
例 题
3.如图所示,两管中盛有同种液体,这两个试管底部受到的压强相比较 ( )
A.甲大
B.乙大
C.一样大
D.无法比较
h
甲
乙
C
三、液体压强的大小
课堂探究
h
如图所示,盛有水的容器中,设想水中有一规则的高为h,横截面积为S的水柱。计算这段水柱产生的压强,就能得到水深度为h处的压强。
科学方法:模型法
水柱的体积为:
水柱的质量为:
水柱对底面积的压力为:
水柱对其底面积的压强为:
F = G = mg
V = Sh
m = ρV
ρ
S
h
S 平面上方的液柱对平面的压力
平面受到的压强
因此,液面下深度为h处液体的压强:
ρ
S
h
p=ρgh
ρ=
h=
gh
p
ρg
p
千克/米3
米
帕斯卡
公式、单位
液体压强与液体密度、深度有关,与液体横截面积无关。
注意:如何理解深度
p=ρgh 中的 h 是指液体的深度,即所求液体压强液面到自由液面的高度。
h
4.如图所示容器中装有水,其中 h1= 1 m,h2= 60 cm,容器的底面积 S = 20 cm2,则水对容器底的压力和水对容器顶的压强各是(g取10N/kg)( )
A.12 N、4×103 Pa
B.20 N、4×103 Pa
C.20 N、1×104 Pa
D.12 N、1×103 Pa
B
例 题
课堂探究
帕
斯
卡
裂
桶
实
验
帕斯卡在1648年表演了一个著名的实验:他用一个密闭的装满水的桶,在桶盖上插入一根细长的管子,从楼房的阳台上向细管子里灌水。结果只用了几杯水,就把桶压裂了,桶里的水就从裂缝中流了出来。
原来由于细管子的容积较小,几杯水灌进去,其深度 h 是很大了,能对水桶产生很大的压强。这个很大的压强就在各个方向产生很大的压力,把桶压裂了。
课堂小结
液体的压强
液体压强的特点
液体朝各个方向都有压强
在同一深度,液体向各个方向的压强都相等
深度越深,压强越大
液体内部压强跟液体的密度有关
液体压强大小 p=ρgh
液体压强的产生
第二节 探究:液体压强与哪些因素有关
第2课时 液体压强的计算及应用
新课导入
三峡大坝横断江底,高185米,长2309.5米。巨大的落差使大坝成为世界上最大的水力发电站,但也带来了航运方面的问题……
学习目标
能运用液体压强知识解释生产生活中的相关现象。
与液体压强相关的应用实例
课堂探究
1.概念:上端开口、底部互相连通的容器叫做连通器。
一、连通器
2.连通器的特点:静止在连通器内的同种液体,各部分直接与大气接触的液面总是保持在同一水平面上。
3.连通器的原理
在连通器中,设想在容器底部连通的部分有一“液片AB”。
液体不流动时:
液片AB 处于平衡状态
液片两侧受到压力相等:F1=F2
所以 h1=h2 , 即:两管液面相平。
h1
h2
F1
F2
所以液片两侧受到压强相等:p1=p2
而 F1=p1S F2=p2S
又因 p1 =ρgh1 p2 =ρgh2; ρgh1 =ρgh2
茶壶的壶嘴与壶体组成连通器
排水管的U形“反水弯”是一个连通器
生活中常见的连通器
下面是生活中常见的连通器,它们各有什么功能?想想看,它们是怎么利用连通器的特点实现自己功能的?
水塔供水示意图
一艘轮船由上游通过船闸往下游
丁:闸室水面下降到跟下游水面相平后,打开下游闸门,船驶向下游。
甲:打开上游阀门A,闸室和上游水道构成了一个连通器。
乙:闸室水面上升到和上游水面相平后,打开上游闸门,船驶入闸室。
丙:打开下游阀门B,闸室和下游水道构成了一个连通器。
思 考
例 题
1.连通器在日常生活、生产中有着广泛的应用.如图所示的事例中利用连通器原理的是( )
①过路涵洞 ②拦河大坝
③洗手间下水管 ④船闸
A.①② B.③④ C.①③④ D.①②③④
C
2.下列容器中,不是连通器的是( )
A.U形压强计
B.茶壶
C.锅炉水位计
D.船闸
A
课堂探究
二、帕斯卡定律
密闭液体
1.定义:
2.条件:
加在密闭液体上的压强,能够大小不变地被液体向各个方向传递。
3.公式:
p1=p2
4.特点:
大活塞上可以产生一个与其表面积成正比的力
应用:
帕斯卡定律是许多液压系统和液压机工作的基础。
液压机的工作原理如图所示,两个活塞与同一容器的液体相接触,施加于小活塞的压强大小不变地被液体传递给大活塞,大活塞便可以产生一个与其横截面面积成正比的力。根据这一原理,人们发明了液压千斤顶。
液压千斤顶
如图所示,人们通过机械给小活塞施加力,密闭液体将液体压强大小不变地传给大活塞,大活塞因此获得更大的力,再通过机械将物体(如小汽车)顶起。
课堂小结
连通器
应用:茶壶、船闸、水塔供水系统等
特点:连通器里装同种液体且不流动时,连通器个部 分中的液面总是相平的
定义:上端开口、下端连通的容器
帕斯卡定律
公式:p1=p2
应用:液压系统和液压机
液体压强的应用