内容正文:
思维导图、知识点精炼
知识点8.2 研究液体的压强
一、力知识结构导图
二、知识点巩固
1、液体压强
液体的压强是由液体所受的重力及液体具有流动性而产生的,液体的压强虽然是由液体受的重力产生的,但它的大小却与液体受的重力无关,液体对容器底部的压力不一定等于容器中的液体受到的重力,只有侧壁竖直的容器,底部受到的液体压力才等于容器内的液体所受的重力。
注意:
通过实验探究发现,液体压强具有以下特点:
①液体对容器的底部和侧壁都有压强,液体内部向各个方向都有压强。
②液体的压强随深度增加而增大,在同一深度,液体向各个方向的压强相等。
③不同液体的压强还跟它的密度有关系。
2、 液体压强公式:p=ρgh
(1)公式推导:如图所示,设想在密度为ρ的液体中,液面下深度为处有一水平
放置的面积为S的小平面,在这个平面上就有一个假想的液柱。
液柱的体积:V=Sh
液柱的质量:m=ρV=ρSh
液柱受到的重力:G=mg=ρShg
小平面受到的压力:F=G=ρShg
小平面受到的压强:
由于在同一深度液体向各个方向的压强都相等,因此p=ρgh用于液体内部向各个方向压强的计算。
(2)液体压强计算公式:p=ρgh,式中p表示液体自身产生的向各个方向的压强,不包括液体受到的外加压强,单位是Pa,ρ是液体密度,单位是kg/m3,g是常数,g=9.8N/kg,h是液体的深度,单位是m。
注意:
(1)由公式p=ρgh知,液体压强与液体的密度和深度有关,与液体的重力、体积无关。当深度一定时,p与ρ成正比,当ρ一定时,p与h成正比。
(2)液体的深度h指的是液体中被研究点到自由液面的竖直距离,即一定要从液体跟空气的分界面竖直往下测量,它不是高度,高度由下往上量的,判断出h的大小是计算液体压强的关键。
3、 液体压强的测量
由于在同一深度,液体向各个方向的压强相等,所以我们只要测出液体某一深度某一方向上的压强,就同时知道了液体在这一深度各个方向上的压强。
如图所示,液体压强可用压强计来测量,工作原理是:当金属盒上的橡皮膜受到挤压时,U型管两边的液面出现高度差;压强越大,两边的高度差越大,读出高度差即可得出压强计金属盒所处之处的压强。
4、 连通器及其应用
上端开口,下端连通的容器叫连通器。
注意:
(1)连通器原理:连通器里如果只有一种液体,在液体不流动的情况下容器的各液面总保持相平。
如图,在连通器内取一很薄的液片AB;AB受到左边液面对它的压力F左,也受到右边液面对它的压力F右,AB平衡,根据二力平衡关系有F左=F右,根据压力与压强的关系有p左S左=p右S右,由于AB是薄片,有S左=S右,所以p左=p右,又根据p=ρ液gh,则有h左=h右,所以同种液体不流动时各液面相平,若连通器里装有不同的且不能均匀混合的液体,连通器液面将不再相平。
(2)连通器原理的应用
①茶壶:茶壶口高于茶壶盖的设计。
②锅炉水位计:利用连通器原理把锅炉中的水位反映到锅炉外的水位计中。
③自动饮水器:利用连通器原理使饮水部分水面自动升高。
④船闸:利用连通器原理使轮船通过水库,拦河大坝等。
三、知识点精炼
一、单选题
1.(2021·重庆八年级其他)如图所示,甲、乙两容器质量相等、底面积相同,内装两种不同液体,两容器底部受到的液体压强相等,液体质量分别为m甲和m乙,容器对桌面的压力分别为F甲和F乙,距离容器底部等高的位置有A、B两点,受到的液体压强分别为pA和pB,则( )
A.m甲>m乙,F甲>F乙,pA>pB
B.m甲>m乙,F甲>F乙,pA<pB
C.m甲<m乙,F甲<F乙,pA<pB
D.m甲<m乙,F甲>F乙,pA>pB
【答案】A
【解析】因为两容器底部受到的液体压强相等,即
即
即
根据密度公式得,甲乙的质量为
因为甲为圆柱体,所以甲的体积为
由图知乙的体积为
由题意知甲、乙两容器的底面积相同,即
所以甲乙的质量比为
所以m甲>m乙;因为在水平面上压力等于重力,即
由题意知甲、乙两容器的质量相同,所以甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力,即
因为两容器底部受到的液体压强相等,由图知甲容器中液体的深度大于乙容器中液体的深度,根据知
距离容器底部等高的位置有A、B两点,A、B以下部分的压强大小为
因为两容器底部受到的液体压强相等,所以A上面部分的压强大于B上面部分的压强,即
故选A。
2.(2021·北京八年级)如图所示,盛有水的容器静止在水平桌面上。杯子重2N,高5cm,底面积20cm2;杯内水重0.3N,水深4cm,水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg。下列选项中正确的是( )
A.水对杯底的压强为500Pa B.水对杯底的压力为