内容正文:
课时9.2 液体的压强
1.液体压强的产生
原因:由于液体受到__重__力的作用,且液体具有__流动__性.
2.研究液体内部的压强
仪器:__压强计__.
原理:压强计探头上的橡皮膜不受力时,U形管两边的液面保持__相平__,橡皮膜受到的压力增大,U形管两边液面的__高度差__就越大,说明橡皮膜受到的__压强__也越大.
特点:液体内部向各个方向都有压强;在同一深度,向各个方向的压强都__相等__;深度越深,压强越__大__;液体压强的大小还跟液体的密度有关,深度相同时,液体的密度越大,压强越__大__.
注意:液体的压强与液体的深度有关,其中的“深度”不能说成“高度”.
3.液体压强的大小
公式:p=__ρgh__,公式中ρ的单位是__kg/m3__,h的单位是__m__,p的单位是__Pa__.
1.液体压强的计算
公式p=ρgh的常用变形式:h=、ρ=.
注意:计算液体的压力、压强,一般先用p=ρgh计算压强,再用F=pS计算压力.
2.连通器
定义:上端__开口__、下端__连通__的容器叫做连通器.
特点:当连通器中的相同液体不流动时,连通器各部分中的液面是__相平__的.
举例:__水壶__、__排水管的“反水弯”__、__锅炉水位计__.
1.压强计:
①构造:U型管、橡皮管、探头。
②原理:放在液体中的探头上的橡皮膜受到液体压强的作用会发生形变,U型管左右两侧液面会发生高度差,高度差反映了橡皮膜所受的压强大小。
③实验步骤:a.控制深度、液体密度相同、改变U形管压强计探头的方向,U型管两边液面的高度差不变,说明液体内部压强与方向无关。b.控制液体的密度、探头的方向相同,改变探头浸入液体的深度,U型管两边液面的高度差变大,说明液体内部压强随深度的增加而增加。c.控制探头的方向、深度相同,改变液体的密度,U型管两边液面的高度差变大。说明:不同的液体,在同一深度产生的压强大小与液体的密度有关,密度越大,液体的压强越大。
④实验方法:控制变量法、转换法(将液体内部某一深度处压强的大小反映为液面差的大小)
⑤注意事项:a.实验开始前要保持U形管两端液面相平;b.实验前还要检查装置的气密性。
⑥转换法:将橡皮膜所受的压强大小反应为U型管中液面的高度差。
2.探究“液体内部的压强大小”实验
①实验器材:水、硫酸铜溶液(盐水)等。
②实验思路:
a. 控制探究在水中的深度和液体的密度相同,改变探头的方向。观察现象及分析:U型管两液面的高度差不变。如图1中A、B、C三组实验
b. 结论:液体内部向各个方向都有压强,且同种液体中在同一深度处压强相同。
知图5 探究液体内部压强与哪些因素有关的对比实验
c. 在a的基础上增大探头在液体中的深度。现象及分析:u型管两侧液面高度差变大。如图2中D、E、F三组实验
d. 结论:液体内部压强随着深度的增大而增大。
e. 在c的基础上换用硫酸铜溶液进行实验,现象及分析:发现u型管两侧的液面高度差变得更大了,如图3中G、H三组实验。
f. 结论:不同的液体,在同一深度处产生的压强与液体的密度有关。密度越大,则产生的压强越大。
③实验结论:液体内部向各个方向都有压强,在液面同一深度处,向各个方向的压强都相等;深度越大,压强越大;液体内部的压强大小还跟液体的密度有关,在深度相同时,液体的密度越大,则压强越大。
④注意事项:使用前应该检查压强计是否漏气。若漏气,则会出现两侧无液面高度差,或者液面高度差减小
总结:液体的压强大小只跟液体的密度和探头在液体中的深度有关。与其他的因素,如重力、体积、容器的形状、底面积等无关。
评价:此实验只能定性的描述液体内部的压强特点。
3.液体内部压强的计算。设想在液面下深度为h处有一个水平面,计算这个平面上的液柱对这个平面的压强即可。。
注意:单位:p——Pa,ρ——kg/m3,h——m.使用时各个物理量单位必须先统一。h代表的是深度,是从自由液面向下的竖直距离,即深度表示的是自上而下的距离。而高度是自下而上的距离。这个公式适用于静止液体,不适用于流动的液体或者是固体,若是能够在固体中应用,那么也是特殊情况。
特例:将一个密度均匀,高h的圆柱体放在水平桌面上,桌面受到柱体的压强是:
4.拓展:增压容器和减压容器。
第1种情况:三个容器的底面积相同,液面高度相同,三个空容器的质量相同。则液体对地面的压强(仅仅指液体)、压力及容器对桌面的压强、压力大小关系情况。
设底面积为S,高为h,则:
①液体对容器底的压强大小关系:
②液体对容器底的压力大小关系:
③容器对桌面的压力大小与压强大小关系:
∵
∵,同时
第2种情况:液体的质量相同,三个容器的底面积相同,三个空容器的质量相同
由题意可知,容器中的液面高度关系为:
①所以液体对容器的压强大小关系为:
②