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研究液体压强

发布时间:2013-09-21 10:06:27  

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我们有不少同学会游泳,当你站在齐胸深 的水中,有什么感觉?

仔细观察现象,你能解释 原因吗?

? 研究液体压强

液体受重力作用对 支撑它的物体—— 容器底有压强 液体能流动,对阻 碍它流散开的容器 壁也有压强

想一想
?

液体对容器底部和侧壁的压强大小跟什么 因素有关呢?你是否能举出生活中的例子?

想一想:这说明了什么?

液体对容器底部、侧壁的压强随深度的增加而增大。

压强计

压强计U形管两边液面的高度差越大,说明所受的压强也越大。

想一想:液体的压强可能与哪些因素有关?
? ? ?

有可能跟液体的深度有关; 有可能跟液体的密度有关; 有可能跟液体的体积、重力有关。

我们应该准备哪些实验器材?
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器材:压强计,大烧杯,水,盐水,刻度尺

实验序数 1 2 3

深度(㎝) 3(水) 3(水) 3(水)

橡皮膜朝 向 向上 向下 向侧面

U型管内液面 高度差(㎝)

4
5 6

6(水)
9(水) 9(盐水)

向上
向上 向上

7

9(水、大容器)

向上

我们得出的结论是:
液体内部存在压强,压强随深度的增加而增大,在同一深度液体 向各个方向的压强大小相等。液体的密度越大,产生的压强也越大。

练一练:
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潜水艇潜入水下的深度有一定的限度,潜 入水下过深,艇壳就可能损坏,这是为什 么? 因为潜水艇下潜越深,所受到的水的压强 也越大。

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?

图1中A、B、C、D四个点的压强最大的 是( ) A、A点 B、B点 C 、C点 D、D点

C

D

A 图1

B

通过这节课的学习,你知道了:
? ?

液体对容器底和容器壁都有压强,液体内部 向各个方向都有压强。 液体的压强随深度的增加而增大,在同一深 度,液体向各个方向的压强相等;不同液体 的压强还和密度有关。

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?
?

? ?

两个完全相同的容器中分别盛有质量相等 的水和酒精,如图2所示。下面说法中正 确的是( ) A、两容器底受到的压力相等 B、液面下深度相同的两处a、b所受液 体压强相等 C、盛水容器底部受到压强较大 D、盛水容器底部受到压强较小
a 水 b 洒精

图2

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两端开口,一端扎有橡皮膜的玻璃管内倒 入一定量的水后,橡皮膜微向下凸起,如 图3所示。当玻璃管逐渐向右倾斜时,管 底的橡皮膜凸起程度将( ) A、不变化 B、有所加强 C、 有所减弱 D、无法判断

图3

课前热身
9.如图5-2-6所示,将竖直放置的试管倾斜,那么随着试管的 倾斜,试管中的液体 对底面的压强将( B ) A.增大 B.减小 C.不变 D.无法确定

图5-2-6

?

例4(山西省中考)

为了探究“液体内压强与哪些因素有关”,有同学提出如下猜想: 猜 想1:液体内部压强,可能与液体

的深度有关 猜想2:同一深度,方向不同,液体的压强可能不同 猜想3:液体内部的压强,可能与液体的密度有关。 为了验证上述猜想1和猜想2,他们用压强计研究水内部的压强,得到数据 如下表:

(1)请你分析实验数据并回答:为了验证猜想1,应选序号为 ______的实验数据;猜想2的结论是______________ (2)为了验证猜想3是否正确,在上实验的基础上,请你设计实 验探究方案,写出实验步骤:

?
?

例5 (泰州中考)

在探究液体压强的特点实验课上. 老师提出了这样的问 题:有两只杯子,分别盛有清水和盐水,但没有标签, 你能否用压强计将它们区别开? ? (1)当压强计的金属盒在空气中时,U形管两边的液面 应当相平,而小明同学却观察到如图(a)所示的情景. 出现这种情况的原因是:U形管左支管液面 上方的气压______大气压 (填“大于”、“小于”或“等于”); 调节的方法是 :( ) A.将此时右边支管中高出的 液体倒出 B.取下软管重新安装

?

?

(2)小明再作图(b)所示的检查. 当用手指按压(不论 轻压还是重压)橡皮膜时,发现U形管两边液柱的高度 几乎不变化. 出现这种情况的原因是: __________________________. (3)压强计调节正常后,小明将金属盒先后浸入到两杯 液体中,如图(c)和(d)所示. 他发现图(d)中U 形管两边的液柱高度差较大,于是认为图(d)杯子中 盛的是盐水. ①你认为,小明的结论是____(填“可 靠的”或“不可靠的”);②简要说明理由:

练习: 1、压强计是研究_____的仪器。当把压强计 的金属盒放入液体内部的某一深度时,观察 到的现象是U形管两边液面_____,这个现 象说明__________。 2、如图所示:把一个容器侧壁开一个孔,当 往容器中注水时,水会从小孔中喷出,水喷 出距离最远的是____孔,这是因为 ___________.

a b c

3、如图a所示,突出的橡皮膜表明 _______,这是由于液体受到 _____的作用:如图b所示,突出的 橡皮膜表明______,这是由于液体 具有________。 a
?

b

4、潜水员潜入水中较深的地方就觉得耳 膜痛,这主要是因为什么? 5、深海中的鱼在捞出水面前通常已经死 了,这是为什么?

血压
(1) 血压: 血液在血管内流动时作用于血管壁上的压强 (2) 收缩压: 心脏收缩时,动脉血压所达到的最高数值 (3) 舒张压: 心脏舒张时,动脉血压所达到的最低数值

仔细观察,你能解释你看见的现象吗?

液体压强的特点:液体内部朝各个方向都有压强; 在同一深度,各方向压强相同;深度增大,液体 的压强越大;在深度相同时,液体密度越大,压 强越大。 计算公式:

P ? ? gh
常数

液体密度 深度:到液面的距离

液体深度

H

h

补充练习:

1、如图所示,一密封容器内装了某种液体,放在 水平桌面上,如果把该容器倒放在桌面上,则 不变 变大 它对桌面的压力将_____,压强将_______。液 变大 体对容器底的压强将______。 (填变大或变小或不变)

2、如下图所示甲、乙两等高容器中,甲的底面 积大于乙的底面积,当二者都装满水后,在甲中 放一木块,在乙中放一铁块,若木块体积与铁块 体积相同,则两容器底面受到水的压强相比较, p甲 = p乙(>,<或=)





3、如图,一圆台形容器装满水,宽口向上时,水对 容器底的压力为FA,若将容器倒过来放置,水对容 器底的压力为FB,则下列说法正确的是( B ) A、FA > FB B、FA < FB C、FA = FB

D、无法确定

4、如图所示,容器装了50kg的水,放在水平桌面上, 容器的底面积为0.1m2,水高度为0.5m,则水对容器 底的压力为多大?

0.5m

课时训练
9.如图5-2-16所示,容器中装有水,其中h1=1 m,h2=60 cm, 容器底面 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=10 N/kg)( ) B A. 12 N,4×103 Pa B. 20 N,4×103 Pa C. 20 N,1×104 Pa D. 12 N,6×104 Pa

图5-2-16

方法小结
液体由于受到重力作用而产生液体压强.液体对盛放容 器的底部和侧壁都有压强,在液体内部也有压强,并且同种 液体的同一深度各个方向的压强都相等.计算液体压强的公 式P=ρ 液gh,其中h是指深度,即跟空气接触的液面到研究 位置的竖直距离,公式仅适用于液体压强.从公式可以看出 决定液体压强的因素是:液体密度和深度,只要液体的密度 相同,深度相同,液体产生的压强也就相同.讨论求解液体 产生的压力和压强方法与讨论求解固体产生的压力和压强的 方向有区别.对于液体产生压力和压强,一般先求压强 P=ρ 液gh , 后求压力F=P·S;对于固体产生的压力和压 强,一般先求压力F,后求压强P=F/S.只有当容器是柱形容 器时,液体对容器底部压力等于液体重力,可以先求压力 后求压强.

连通器:上端开口,下端连通的容器。

连通器的特点:连通器里的液体不流动时,各容 器中的液面高度总是相同的。

U形存水弯头是一个连通器, 正常使用时应充满水,这样就 可以把洗手盆与下水道的空气 隔开,防止受污染的空气从洗 手盆进入屋内。

U形存水弯头

2003年3月香港淘大花园爆发SARS。经卫生署的 U形存水弯头是一个连通器,正常使用时应充满水, 调查,引起淘大花园SARS大面积传播的原因之一 这样就可以把地漏与下水道的空气隔开。若U形存水 是当地一些家庭很少使用地漏排泄地面上的污水, 弯头内没有存在满

足够的水或是干的,就使得住户 从而造成地漏U形存水弯头内没有存满足够的水或 卫生间的地漏与室外下水道相同,淘大花园就是这种 是干的,因此不能发挥正常的作用。请从物理角度 情况,以至造成带有SARS病毒的空气在进入下水道 对上述事故的原因做出简要分析。 后,通过地漏进入卫生间,从而造成SARS病毒大面 积传播。

课前热身
7.如图5-2-4所示,A、B、C不在同一水平面上,则它们的压 强关系正确的是( A ) A. PA最大 B. PC最大 C. PA=PB=PC D.以上都不对

图5-2-4

课前热身
8.在图5-2-5所示中盛满水,那么容器壁AB所受水的压强是( B ) A.0 B.ρ水gh1 C.ρ水gh2 D.ρ水g(h1+h2)

图5-2-5

课前热身
9.如图5-2-6所示,将竖直放置的试管倾斜,那么随着试管的 倾斜,试管中的液体 对底面的压强将(B ) A.增大 B.减小 C.不变 D.无法确定

图5-2-6

课前热身
10.甲、乙两个杯子分别盛有两种液体,放在水平桌面 上,两种液体的密度之比为ρ甲∶ ρ乙=1∶2,杯中液体 的深度之比为h甲∶h乙=2∶3,则这两种液体对两杯底 1∶3 的压强 之比P甲∶P乙=_________.

11.轮船在水深10 m的河里航行.船底距河底6 m,若船 底破了一个4 cm 2的小洞,用塞子塞住洞口,水对塞子 的压力为多大? 【答案】15.68 N

典型例题解析
【例1】如图5-2-7所示,在两支相同的试管内,装有质量相等 的不同液体 ,a管竖直放置,b管倾斜放置,此时两管内液面 处于同一水平位置,则管底受到液体的压强 关系是( B ) A.压强一样大 B. a管底压强大 C. b管底压强大 D.无法判断

图5-2-7

典型例题解析
【例2】如图5-2-8所示,质量和高度相同的甲、乙两柱形容 器,放在 水平桌面上,倒入等量的水后,下列判断正确的 是( B、C ) A.水对容器底部的压力F甲>F乙 B.水对容器底部的压强P甲>P乙 C.容器对桌面的压强P′甲>P′乙 D.容器对桌面的压力F′甲<F′乙

图5-2-8

典型例题解析
【例3】杯内装有水,若将手指浸入水中,则水对杯底的压 强( D ) A.变大 B.变小 C.不变 D.无法判断 【例4】如图5-2-9所示,放在水平桌面上容器内装有质量 为1 kg的水 ,若水深h=18 cm,容器底面积S=50 cm2.不计 容器的质量.

图5-2-9

典型例题解析
求:(1)离容器底8 cm处有一个A点,A点处受到水的压强和 方向; (2)水对容器底的压力和压强; (3)容器对桌面的压力和压强. 解:(1)hA=18 cm-8 cm=10 cm=0.1 m PA=ρ水ghA=1.0×103×9.8×0.1=980(Pa) (2)水对容器底的压强: P=ρ水gh水=1.0×103×9.8×0.18=1764(Pa) 水对容器底的压力:F=P水· 容=1764×50×10-4=8.82(N) S (3)容器对桌面的压力F′=G水+G容, 由于容器质量忽略不计所以F′=G水=m水g=1 ×9.8=9.8(N) 容器对桌面的压强P′=F/S

容=

9.8 =1960(Pa) ?4 50 ? 10

典型例题解析
【例5】如图5-2-10所示是一根U型管,左管细,右管粗, 但上下粗细均匀 .内部有一定量水,当右管内放入一个薄 形无摩擦的密闭活塞后,静止时,两管尺寸如图所 示,已 知左管截面积是10 cm2,右管截面积是40 cm2.求: (1)活塞的质量; (2)右管最多还能在活塞上加多少力而不使水从左管溢出? 【答案】(1)0.2 kg (2)9.8 N

图5-2-10

方法小结
液体由于受到重力作用而产生液体压强.液体对盛放容 器的底部和侧壁都有压强,在液体内部也有压强,并且同种 液体的同一深度各个方向的压强都相等.计算液体压强的公 式P=ρ 液gh,其中h是指深度,即跟空气接触的液面到研究 位置的竖直距离,公式仅适用于液体压强.从公式可以看出 决定液体压强的因素是:液体密度和深度,只要液体的密度 相同,深度相同,液体产生的压强也就相同.讨论求解液体 产生的压力和压强方法与讨论求解固体产生的压力和压强的 方向有区别.对于液体产生压力和压强,一般先求压强 P=ρ 液gh , 后求压力F=P·S;对于固体产生的压力和压 强,一般先求压力F,后求压强P=F/S.只有当容器是柱形容 器时,液体对容器底部压力等于液体重力,可以先求压力 后求压强.

课时训练
1.如图5-2-11所示,某水坝高30 m,水面到坝底的距离是 1.57×105 23 m,求距离坝底7 m 处A点水的压强是___________Pa. 2.如图5-2-12所示容器中装有水,有关尺寸如图,则A点水 7.84×103 4.9×103 的压强PA=_________Pa,B点水的压强PB=_________Pa, 5.88×103 C点水的压强PC=___________ Pa.

图5-2-11

图5-2-12

课时训练
3.如图5-2-13所示,置于桌面上甲、乙两容器重力相等,底 面积相等,注入等质量同种液 体,则液体对容器底部的压 强P甲____P乙,液体对容器底的压力F甲____F乙;容器对桌面 < < 的压强P′甲____P′乙,容器对桌 面的压力F′甲_____F′= = 乙 (填“>”“<”或“=”).

图5-2-13

课时训练
4.放在桌面上的一个瓶子,内部剩有饮料,瓶塞塞紧倒置 过来时,液体对瓶塞的压强比对 瓶 底的压强大,其原因 深度变大 是________;瓶子对桌面的压强也增大,其原因是 压力不变,受压面积变小 _______________________.
5.油库里的储油罐,直径很大,高度不高,一个个都像 压力不变,增大受压面积, “矮胖子”.直径很大的目的是_______________________ 从而减小压强, 液体密 度不变,深 _______________高度不高的原因是_________________ 度越小,液体压强越小 _________________________.

课时训练
6.如图5-2-14所示,是两个容积相等,高度相同,底面积 不相等的容器(SA>S B),装满同种液体,对于两容器底 受到的压强和

压力的比较,正确的是( D ) A. PA>PB,FA>FB B. PA=PB,FA=FB C. PA<PB,FA=FB D. PA=PB,FA>FB

图5-2-14

课时训练
7.把一小木块放入盛满水的杯子中,木块漂浮在水面上,这时 杯底受到的压力和压 强比未放木块前相比( B ) A.压力增大,压强增大 B.压力不变,压强不变 C.压力减小,压强减小 D.压力减小,压强增大

8.放在水平桌面上底面积相等,形状不同的两个玻璃容器A和B中 盛满水,且水面相平,如 图5-2-15所示,则水对两容器底 的压强 PA和PB,和水对两容器底的压力FA和FB的大小比较( C ) A. PA>PB,FA>FB B. PA=PB,FA>FB C. PA=PB,FA=FB D.无法判断比较
图5-2-15

课时训练
9.如图5-2-16所示,容器中装有水,其中h1=1 m,h2=60 cm, 容器底面 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=10 N/kg)( ) B A. 12 N,4×103 Pa B. 20 N,4×103 Pa C. 20 N,1×104 Pa D. 12 N,6×104 Pa

图5-2-16

课时训练
10.容积相同的甲、乙两个圆柱形容器,都装满水,如图 5-2-17所示放置,则甲、乙两容器 底部受到水的压力F甲 和F乙,压强P甲和P乙的关系是( C ) A. F甲=F乙,P甲=P乙 B. F甲>F乙,P甲>P乙 C. F甲=F乙,P甲<P乙 D. F甲<F乙,P甲<P乙

图5-2-17

课时训练
11.在研究液体压强的实验中,将压强计的金属盒放在水中, 下列做法能够使图5-2-18中压 强计的U管两边的液面高度差 减小的是( D ) A.将压强度的金属盒向下移动一段距离 B.将压强计的金属盒换成面积大一些的,但仍放在原深处 C.将压强计的金属盒在原处转动180° D.将压强计的金属盒改放在同样深度的酒精中

图5-2-18

课时训练
12.甲、乙两圆柱形容器的底面直径之比为1∶2,内装有质 量相同的同种液体,那么液体对 容器底的压强之比和压力 之比分别为( C ) A. 1∶4,4∶1 B. 1∶2,1∶1 C. 4∶1,1∶1 D. 1∶2,1∶2
13.甲、乙两柱形容器分别注入质量均为m的水和酒精时, 液体深度恰好相等,若在盛有酒 精的乙容器中再注入m/4的 酒精,此时甲、乙两容器底受到的液体的压强 之比为( ) B A. 4∶1 B. 1∶1 C. 4∶5 D. 5∶4

课时训练
14.如图5-2-19所示,封闭的容器中装满水,静置在水平面上 如图a所示,水对容器底部的 压力为F,压强为P,容器对水 平面的压强是P′.现将容器倒置如图b所示,则此时( A ) A. F变小,P不变,P′变大 B. F变大,P不变,P′变小 C. F变小,P变大,P′不变 D. F变小,P变小,P′变大

图5-2-19

课时训练
15.下表是某同学做“研究液体的压强”实验的部分数据记 深度 录. ①实验次数1、4、5说明:水的压强随_____增加而增大; ②实验次数1、2、3说明:在同一深度,水向各个方向的 压强都相等 _________________. 大 ③如果他把金属

盒放入盐水中深9 cm处时,压强计左、右水 面的高度差将比8.2 cm 要_____. 大于 ④在同一次实验中,金属盒在水中的深度应等于压强计左右 水面的高度差,但仔细观察,金 属盒在水中深度略_____压 强计左、右水面的高度差.

表格

课时训练
水 实验 次数 1 2 3 4 5 深度 (cm) 3 3 3 6 9 橡皮膜 方向 朝上 朝下 朝侧面 朝上 朝上
压强计左右液面 高差(cm)

2.6 2.6 2.6 5.4 8.2

课时训练
16.如图5-2-20所示,一平底玻璃杯放在水平桌面上,内装150 g 的水,杯子与桌面的 接触面积是10 cm2(g=10 N/kg). (1)求水对杯底的压强; (2)若桌面所受玻璃杯的压强是2.7×103 Pa,求玻璃杯的质量. 【答案】(1)1.2×103 Pa (2)120 g

图5-2-20


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