(共24张PPT)
第八讲
八年级人教版课件
液体压强
液体压强的特点
音乐喷泉
知识讲解
深海潜水服
大坝上窄下宽
水塔放在高处
观察下列图片,思考一下它们有什么特点?
知识讲解
我们已经学习了固体压强,液体是不是也有压强呢?
yes!
知识讲解
液体压强
产生原因
由于液体受到重力,对容器底部有压强;
由于液体具有流动性,对容器侧壁有压强;
由于液体内部各相邻部分之间相互挤压,液体内部向各个方向都有压强。
知识讲解
液体压强的特点
1.压强计
如图所示,当金属盒上的橡皮膜受到压强时,橡皮膜就会发生形变,U型管两侧的液面就会出现高度差,压强越大,液面高度差越大。
2.实验方法
控制变量法
3.实验步骤
知识讲解
4.数据记录表
实验次数 液体种类 深度/cm 橡皮膜方向 U型管两侧液面高度差/cm
1 水 3 向上
2 水 3 向下
3 水 3 向侧面
4 水 6 向上
5 水 9 向上
6 盐水 9 向上
知识讲解
5.结论
液体内部向各个方向都有压强;
在同一深度处,液体向各个方向的压强都相等;
同种液体,液体的压强随深度的增加而增大;
液体的压强还与液体的密度有关,同一深度处,液体密度越大,压强越大。
例题精讲
【例1】如图所示,两容器中分别装有相同高度的水和盐水(ρ水<ρ盐水),A、B、C三点液体的压强分别为pA、pB、pC。它们的大小关系是( )
A.pA<pB<pC B.pA>pB>Pc
C.pA<pB=pC D.pA=pB=pC
【答案】A
例题精讲
【例2】如图所示,是小明所画的鱼,仔细观察鱼儿吐出的气泡,_______(选填“符合”或“不符合“)物理规律,理由是______________________________________________。
【答案】不符合;气泡上升过程中所受水的压强会减小,气泡体积应变大
例题精讲
【例3】小敏同学利用如图装置探究“液体内部压强的特点”(乙和丙容器中装的是同种液体)。
(1)实验中,首先必须检查压强计能否正常使用,若用手指不论轻压还是重压探头的橡皮膜,发现U形管两边液柱的高度差变化都很小,则说明该压强计的气密性_____(选填“好”或“差”)。调节好压强计后继续进行实验。
(2)小敏把探头分别浸入到甲、乙图中的两种液体(水和酒精)中,发现图甲中U形管两边液柱的高度差比图乙小,由此,他判断图甲中的液体是酒精,他的判断是_____(选填“正确”或“错误”);接着他改变图乙中探头的深度,其探究情况如图丙所示。
差
错误
例题精讲
(3)比较图_____,得出探头浸入液体的深度_____(选填“越深”或“越浅”),U形管两边液柱的高度差就越大,表示液体的压强就越_____。
(4)小敏发现在同种液体中,探头所处深度相同时,只改变探头的方向,U形管两边液柱的高度差不变,表明__________________________________________。
【答案】 (3)乙、丙;越深;大;(4)在同种液体的同一深度处,液体内部向各个方向的压强相等
液体压强大小的计算
液体压强应该怎么样计算?
知识讲解
公式推导
S平面上方液柱对平面的压力:
理想模型法:取一段底面积为S、高为h的液柱,则液柱的密度为
S平面受到的压强:
F=G=mg= ρVg = ρShg
p= = = ρhg
知识讲解
液
体
压
强
计
算
计算公式:p=
密度(kg/m3)
比例系数(9.8N/kg)
深度(m)
注意:深度h是指该点到自由液面的竖直高度。
知识讲解
A
B
C
h
h
h
1.体会深度h的不同。
2.甲、乙、丙三个容器底面积相同,内装有液面高度相同的水,比较一下甲、乙、丙三个容器对桌面的压力和液体对容器底部的压力的大小关系。
甲
乙
丙
知识讲解
一杯水能够产生多大的压强?
无限大!
知识讲解
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。结果只用了一杯水,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,其深度很大。
这就是历史上有名的帕斯卡桶裂实验。 一个容器里的液体,对容器底部(或侧壁)产生的压力远大于液体自身所受的重力,这对许多人来说是不可思议的。
帕斯卡裂桶实验
例题精讲
【例1】如图所示,一开口的杯子,装上8cm深的水后,放在水平桌面上。已知杯子内部底面积为50cm2,外部底面积为60cm2;杯子装上水后的总质量为0.6kg。则杯子对桌面的压力为______N,杯子对桌面的压强为________Pa(g取10N/kg);水对杯底的压强为________Pa,水对杯底的压力______N。
【答案】6;1000;800;4
例题精讲
【例2】如图所示,一个底面积为 的L形容器重为4N,放在面积为1m2的水平桌面中央,内盛有2kg的水,水面距底面10cm,a点距底面6cm。g取10N/kg,求:
(1)图中水对a点的压强;
(2)水对容器底部的压力;
(3)容器对水平桌面的压强。
【答案】(1)400Pa;(2)30N;(3)800Pa
知识讲解
连通器
定义
上端开口、下端连通的容器。
连通器装有同种液体,当液体静止时,容器各部分液面总保持相平。
原理
液体压强
特点
知识讲解
连通器的应用
下水道弯管
船闸
乳牛自动喂水器
坎儿井
涵洞
例题精讲
【例1】如图装置中,两端开口的U型管装有一定量的水,将A管稍向右倾斜,稳定后A管中的水面将( )
A.高于B管中的水面
B.低于B管中的水面
C.与B管中的水面相平
D.以上三种情况均有可能
【答案】C
例题精讲
【例2】小明家新购置的房子要装修,从地板到墙上1m处要贴不同颜色的瓷砖,为此要在墙的四周画一水平线。装修师傅用如图所示的一根长胶管装适量的水,先在某一标准1m处定一个点A,然后将管的一端放在A点,使水面与A始终相平,另一端分别放在墙面不同位置,在水面处定出B、C、D点,用直线将A、B、C、D连起来,便画出了水平线。
A
B
(1)这运用了__________原理。
(2)若胶管中间某处压瘪了一点,将__________(选填“影响”
或“不影响”)水平线的准确程度。
(3)请你列举出生活、生产中应用相同原理的两个例子:________________________。
【答案】(1)连通器;(2)不影响;(3)水壶和乳牛自动喂水装置
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第八讲 液体压强
河流、湖泊的堤坝为什么要建成上窄下宽的模式?为何站在齐胸深的水中时,我们会感到呼吸有些困难呢?为什么潜水员在不同深度的水中需要穿抗压能力不同的潜水服呢?养牛场水槽的水喝不完,这又是为什么呢?这一切的背后究竟隐含着怎样的奥秘呢?
知识点一、液体压强的特点
法国物理学家帕斯卡曾于1648年做过一个实验,他将一根细长的管子放入一个装满水的密闭木桶上,然后从楼上阳台向管子灌水。结果木桶居然被他只用了几杯水就撑破了。这个实验说明液体是有压强的,那么液体压强如何产生呢?
1.探求液体压强产生原因
实验一 实验二
图例
现象 橡皮膜向下凸出 橡皮膜向外凸出
分析 液体由于受到重力作用,对底部的橡皮膜产生压力,橡皮膜向下凸出 液体没有固定形状,具有流动性,对阻碍它流动的容器壁产生压力,使橡皮膜向外凸出
结论 液体对容器底有压强 液体对容器侧壁都有压强
探求归纳
2.液体中压强的特点
【提出问题】如图,为什么液体从容器壁的小孔中喷出距离不一样?
【猜想和假设】液体压强可能与深度、液体密度等因素有关。
【实验方法】控制变量法
【实验器材】压强计、水、盐水、大烧杯。
压强计是专门用来测量液体压强的仪器,结构如下图所示。
原理:当探头上的橡皮膜受到压强时,U形管两边液面出现高度差,两边高度差表示出液体压强的大小。压强越大,液面高度差越大,反之亦然。在实验前,应检查装置是否漏气,方法是:用一个恒力作用在橡皮膜上一段时间看压强计液面的高度差是否发生变化,如不变化说明不漏气。
【实验步骤】
甲 乙
丙
(1)按照图甲所示,将压强计放在同一液体的同一深度中,橡皮膜转向各个方向,观察液柱的高度差。
(2)按照图乙所示,将压强计放在同一液体的不同的深度中,橡皮膜朝向同一方向,观察液柱的高度差。
(3)按照图丙所示,将压强计放在不同的液体的同一深度中,橡皮膜朝向同一方向,观察液柱的高度差。
【实验结论】液体压强特点
(1)同一液体中,液体内部朝各个方向都有压强,且在液体内部的同一深度,向各个方向的压强都相等。
(2)同一液体中,深度越深,液体的压强越大;
注:液体中的某点到液面的距离叫做该点在液体中的深度。
(3)液体内部的压强大小还与液体的密度有关,在深度相同时,液体密度越大,压强越大。
【例1】如图所示,两容器中分别装有相同高度的水和盐水(ρ水<ρ盐水),A、B、C三点液体的压强分别为pA、pB、pC。它们的大小关系是( )
A.pA<pB<pC B.pA>pB>pC C.pA<pB=pC D.pA=pB=pC
【答案】A
【例2】如图所示,是小明所画的鱼,仔细观察鱼儿吐出的气泡,_______(选填“符合”或“不符合“)物理规律,理由是______________________________________________。
【答案】不符合;气泡上升过程中所受水的压强会减小,气泡体积应变大
【例3】小敏同学利用如图装置探究“液体内部压强的特点”(乙和丙容器中装的是同种液体)。
(1)实验中,首先必须检查压强计能否正常使用,若用手指不论轻压还是重压探头的橡皮膜,发现U形管两边液柱的高度差变化都很小,则说明该压强计的气密性_____(选填“好”或“差”)。调节好压强计后继续进行实验。
(2)小敏把探头分别浸入到甲、乙图中的两种液体(水和酒精)中,发现图甲中U形管两边液柱的高度差比图乙小,由此,他判断图甲中的液体是酒精,他的判断是_____(选填“正确”或“错误”);接着他改变图乙中探头的深度,其探究情况如图丙所示。
(3)比较图_____,得出探头浸入液体的深度_____(选填“越深”或“越浅”),U形管两边液柱的高度差就越大,表示液体的压强就越_____。
(4)小敏发现在同种液体中,探头所处深度相同时,只改变探头的方向,U形管两边液柱的高度差不变,表明__________________________________________________。
【答案】(1)差;(2)错误;(3)乙、丙;越深;大;(4)在同种液体的同一深度处,液体内部向各个方向的压强相等
知识点二、液体压强大小的计算
1.液体压强公式的推导
(1)推导压强公式使用了建立理想模型法,前面引入光线的概念时,就接触到了建立理想模型法。
(2)推导过程
液柱体积V=Sh;质量m=ρV=ρSh;
液片受到的压力:F=G=mg=ρShg;
液片受到的压强:p==ρgh。
(3)液体压强公式p=ρgh说明:
①由于液体内部同一深度处向各个方向的压强都相等,所以我们只要算出液体竖直向下的压强,也就知道了在这一深度处液体向各个方向的压强。
②公式中物理量的单位:h的单位是m,ρ的单位是kg/m3,压强p的单位是Pa。另外式中g取9.8N/kg或10N/kg(视情况而定)。
③从公式中看出:液体的压强只与液体的密度和液体的深度有关,而与液体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器形状均无关。
④液体压强与深度成正比。
2.压强公式适用
公式 p=ρgh
适用范围 压强的定义式,适用于所有的固体、液体和气体 适用于液体和密度均匀、形状规则的实心柱体
决定因素 压力大小和受力面积 液体(或固体)密度和液体深度(或固体高度)
联系 液体压强公式p=ρgh是由压强的定义式推导出来的。对于柱状容器,计算液体对底部的压强时,两个公式均适用;计算质量分布均匀的柱状体产生的压强时,两个公式也均适用
【例1】如图所示,一开口的杯子,装上8cm深的水后,放在水平桌面上。已知杯子内部底面积为50cm2,外部底面积为60cm2;杯子装上水后的总质量为0.6kg。则杯子对桌面的压力为______N,杯子对桌面的压强为________Pa(g取10N/kg);水对杯底的压强为________Pa,水对杯底的压力______N。
【答案】6;1000;800;4
【例2】如图所示,一个底面积为3×10m的L形容器重为4N,放在面积为1m2的水平桌面中央,内盛有2kg的水,水面距底面10cm,a点距底面6cm。g取10N/kg,求:
(1)图中水对a点的压强;
(2)水对容器底部的压力;
(3)容器对水平桌面的压强。
【答案】(1)400Pa;(2)30N;(3)800Pa
识点三、连通器
观察茶壶的结构,不难发现茶壶盖上有一个小孔,且茶壶壶嘴和壶身的高度是一样的。其实茶壶的壶嘴和壶身是连为一体的,壶嘴本身是开口的,壶身通过盖上的小孔也与外界连通,所以茶壶的结构是上部开口、底部连通的。
1.连通器:上端开口、下端连通的容器叫做连通器。
2.条件:连通器中装有同种液体且液体不流动
3.连通器的特点:各容器中液面高度总是相同的,与每个容器的粗细和形状等没有关系。
4.连通器的应用
(1)茶壶:茶壶的壶身与壶嘴构成连通器,如果壶嘴太高,倒不出水;如果壶嘴太低,装不满水。
(2)锅炉水位计:通过水位计的玻璃管中的水位观察锅炉内的水位。
(3)乳牛自动喂水器:两水槽构成连通器,水位不相平时水就能流动,始终使喂水槽有水。
(4)洗手间下水管:U形管存水弯头是一个连通器,正常使用时应充满水,阻碍下水道内的臭味从下水管进入洗手间内。
(5)船闸:闸室与上、下游河道构成连通器。世界上最大的连通器就是三峡大坝,其工作原理见下图:
图示
原理 打开上游阀门A,闸室和上游水道构成了一个连通器 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
图示
原理 打开下游阀门B,闸室和下游水道构成了一个连通器 闸室水面下降到和下游水面相平后,打开下游闸门,船驶入下游
【例1】如图装置中,两端开口的U型管装有一定量的水,将A管稍向右倾斜,稳定后A管中的水面将( )
A.高于B管中的水面 B.低于B管中的水面
C.与B管中的水面相平 D.以上三种情况均有可能
【答案】C
【例2】小明家新购置的房子要装修,从地板到墙上1m处要贴不同颜色的瓷砖,为此要在墙的四周画一水平线。装修师傅用如图所示的一根长胶管装适量的水,先在某一标准1m处定一个点A,然后将管的一端放在A点,使水面与A始终相平,另一端分别放在墙面不同位置,在水面处定出B、C、D点,用直线将A、B、C、D连起来,便画出了水平线。
(1)这运用了__________原理。
(2)若胶管中间某处压瘪了一点,将__________(选填“影响”或“不影响”)水平线的准确程度。
(3)请你列举出生活、生产中应用相同原理的两个例子:________________________。
【答案】(1)连通器;(2)不影响;(3)水壶和乳牛自动喂水装置
物理知识小拓展
含羞草的秘密
你见过含羞草吗?当你触动它的叶子,它就会“羞答答”地将叶子下垂,合拢起来。你一定很奇怪,含羞草没有长肌肉,它怎么会动弹呢?还有,在海南岛和西双版纳的密林里,生长着一种叫做猪笼草的植物,它的叶子很长,宽而平扁,中间部分变成卷须,五颜六色,好象一个猪笼。有趣的是,在猪笼的上面还长着一个半张开的盖子。当飞过的昆虫想尝一尝“猪笼”里的蜜汁时,猪笼的盖子会突然盖紧。几小时以后,等盖子再打开时,昆虫已经不见了。原来,它已被化成肉汁,被猪笼草吸收掉了!
告诉你一个秘密,全世界大约有500种吃虫子的草呢!至于会动弹的草,可就更多了。
你也许不知道吧,这些植物能动弹,能捉虫,其实就是利用了液压机的工作原理。在它们的内部,都进行着一个又一个的液压传动呢!
下面我们就来分析一下含羞草的秘密吧。原来,在含羞草叶柄的茎部,有一个储藏液体的囊袋,它好像液压机里的油缸。平时,囊袋里装满了液体。当你触动叶子的时候,囊袋里的液体就向上部和叶子两侧流动,叶子在重力的作用下就下垂、合拢了,看起来就象是羞羞答答地低下了头。等平静一会儿,液体又慢慢从叶子两侧流回下面的囊袋,依靠液压传动,叶子重新抬起和展开,含羞草就又抬起了头。
不光植物,蜘蛛也是靠液压传动的。蜘蛛的腿里可不是肌肉,而是一种液体。通过灵活地调节液体的压强,蜘蛛的八只“液压腿”进退自如。
含羞草和蜘蛛腿的液压系统,给了科学家和工程师们很大的启示。他们利用液压传动的原理制造出了灵巧的机械手。自动卸车斗也会在液压推动下翻起料斗,灵巧的机器人则利用液压传动为人类工作。
浅海
深海
A
B
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第八讲 液体压强
1.关于液体压强的下列说法中,正确的是( )
A.液体对容器底的压强小于对容器侧面的压强
B.在同一液体内,越深的地方液体的压强越大
C.在同一深度,液体向上的压强大于向下的压强
D.液体具有流动性,所以液体内部向上的压强为零
【答案】B
2.水平桌面上有一满杯水,当手指伸入水中时,杯底受到的水的压强将会( )
A.变大 B.变小 C.不变 D.无法确定
【答案】C
3.一个空心圆柱形玻璃管,两端扎上橡皮膜,竖直放入水中,如图所示,则( )
A.橡皮膜向内凹,说明水的压力改变了橡皮膜的运动状态
B.A是上端橡皮膜上方的一点,水对A点只有向下的压强
C.两端橡皮膜都向内凹,下端橡皮膜凹进得更多
D.玻璃管侧壁没有明显凹陷,因为水对侧壁没有压强
【答案】C
4.如图是某同学在探究液体内部压强规律时,根据实验数据画出的液体压强随深度变化的甲、乙两种液体的图象,则( )
A.ρ甲>ρ乙 B.ρ甲=ρ乙 C.ρ甲<ρ乙 D.无法确定
【答案】A
5.如图某公园的一处普通码头的剖面图。以下说法错误的是( )
A.河道水满时,码头不容易崩塌
B.河道水浅时,河水对河底的压强较大
C.河底同样面积处,河道水满时,河水对河底的压力较大
D.河道水满时,河底附近水的密度较大一些
【答案】B
6.如图所示,放置在水平桌面上的容器中装有适量的水。塞子A受到由水产生的水平向右的压强为( )
A.ρ水g(h1+h2+h3)
B.ρ水g(h1-h2-h3)
C.ρ水g(h1+h2-h3)
D.ρ水g(h1-h2+h3)
【答案】C
7.如图所示,往量杯中匀速注水直至注满。下列表示此过程中量杯底部受到水的压强p随时间t变化的曲线,其中合理的是( )
A B C D
【答案】B
8.如图所示,两个盛有等高液体的圆柱形容器A和B,底面积不同(SA A.甲球的密度小于乙球的密度
B.甲球的密度大于乙球的密度
C.甲球的体积小于乙球的体积
D.甲球的体积大于乙球的体积
【答案】C
9.如图所示,完全相同的圆柱形容器中装有不同的两种液体甲、乙。在两容器中,距离同一高度分别有A、B两点。若两种液体的质量相等,则A、B两点的压强关系是pA________pB;若A、B两点的压强相等,则两种液体对容器底的压强关系是p甲________(均选填“>”、“=”或“<”)p乙。
第9题图 第10题图
【答案】<;>
10.为了研究液体内部压强的特点,小刚将液体压强计进行了改进。当两探头置于空气中时,U形管液面相平,现将两探头分别放在甲、乙容器内密度为ρ1和ρ2的两种液体中,且两探头所处的深度相同时,U形管中的液面位置如图所示,则ρ1_____(选填“>”、“<”或“=”)ρ2;若使U形管中的液面再次相平,应_____(选填“增大”或“减小”)甲容器中的探头在液体中的深度。
【答案】>;减小
11.小明同学学完压强相关知识后,对试管内液体压强相关习题进行归纳,请帮他选择正确答案:
a b c d
(1)如图a所示,试管内装有某种液体,将试管倾斜一定角度后(液体未洒出),液体对试管底部的压强_____________(选填“变大”、“不变”或“变小”)。
(2)如图b所示,甲、乙两只完全相同的试管内,都装有水。甲试管竖直放置,乙试管倾斜放置,两试管液面相平。两试管内装有水的质量为m甲、m乙,水对两试底部的压强分别为p甲、p乙,则m甲_____m乙,p甲_____(选填“>”、“<”或“=”)p乙。
(3)如图c所示,甲、乙两只完全相同的试管内,分别装有质量相等的不同液体。甲试管竖直放置,乙试管倾斜放置,两试管液面相平。设液体对两试底部的压强分别为p甲、p乙,则( )
A.p甲<p乙 B.p甲>p乙
C.p甲=p乙 D.条件不足,无法判断
(4)如图d所示,甲、乙两只完全相同的试管内,分别装有质量为m甲、m乙,密度为ρ甲、ρ乙的液体。甲试管竖直放置,乙试管倾斜放置,两试管液面相平。液体对试底部的压强相等,则( )
A.m甲<m乙 B.m甲=m乙 C.ρ甲>ρ乙 D.ρ甲<ρ乙
【答案】(1)变小;(2)<;=;(3)B;(4)A
12.在一个重2N底面积为0.01m2的容器里装有8N的水,容器中水的深度为0.05m,把它放在水平桌面上,如图所示(g取10N/kg)。求:
(1)水对容器底部的压强和压力;
(2)容器对桌面的压力和压强。
【答案】(1)500Pa;5N;(2)10N;1000Pa
1.如图所示,薄壁容器的底面积为S,在容器中装入某种液体,液体的重力为G,密度为ρ,深度为h。则容器底部受到液体的压强和压力分别为( )
A.和G B.ρgh和G C.和ρghS D.ρgh和ρghS
【答案】D
2.如图所示,玻璃管两端开口处的橡皮膜绷紧程度相同,将此装置置于水中。下列能反映橡皮膜受到水的压强后的凹凸情况的是( )
A B C D
【答案】B
3.如图所示,在探究液体压强特点的过程中,将压强计的探头放在水中。下列做法能保持压强计U形管两边液面的高度差不变的是( )
A.将探头向下移动一段距离
B.将探头向上移动一段距离
C.将探头在原位置转动180°
D.将探头放在同样深度的食盐水中
【答案】C
4.如图所示的图象中,能够正确表示某种液体产生的压强p与液体深度h关系的是( )
A B C D
【答案】D
5.三峡船闸是世界上最大的人造连通器。如图是轮船通过船闸的示意图。此时上游阀门A打开,下游阀门B关闭。下列说法正确的是( )
A.闸室和上游水道构成连通器,水对阀门A两侧的压力相等
B.闸室和上游水道构成连通器,水对阀门A右侧的压力大于左侧的压力
C.闸室和下游水道构成连通器,水对阀门B右侧的压力大于左侧的压力
D.闸室和下游水道构成连通器,水对阀门B两侧的压力相等
【答案】A
6.如图所示,A、B两个完全相同的玻璃管内盛有同种液体,当A管竖直,B管倾斜放置时,两管液面等高,则( )
A.A、B两管中液体的质量相等
B.A管中液体对管底的压强比B中大
C.A管中液体对管底的压强比B中小
D.A管中液体对管底的压强和B中相等
【答案】D
7.我国自主建造的世界上压力最大的8万吨多向模锻压机锻造大型工件时,对工件的压力为8×108N,与工件的接触面积为4m2。则工件承受的压强相当于( )
A.2km高水柱产生的压强 B.4km高水柱产生的压强
C.8km高水柱产生的压强 D.20km高水柱产生的压强
【答案】D
8.小露自制了一个简易压强计,如图所示,把简易压强计浸入水中,橡皮膜将_______(选填“上凹”或“下凸”)。增加简易压强计在水中的深度,细玻璃管中液柱会_______(选填“上升”或“下降”)。
【答案】上凹;上升
9.如图所示,有一种圆柱形薄壁烧杯,它的底面积为50cm2,烧杯自重1.2N,置于水平桌面上,在烧杯内倒入200mL的盐水时,杯底所受盐水的压强为440Pa。(g=10N/kg)。求:
(1)烧杯内盐水的密度;
(2)烧杯对桌面的压强;
【答案】(1)1.1×103kg/m3;(2)680P
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