内容正文:
第五讲 固体压强与液体压强的区别
一、固体产生的压强
又称“物体对地面的压强”(或“地面受到的压强”)等。
固体压强的计算:
一般情况下,先计算物体产生的压力,再计算压强。
1. 固体对水平面的压力: F=G=mg F=PS
2. 固体对水平面的压强: P=ρgh(只适用于柱形物体)
二、液体产生的压强
又称“液体对容器底部的压强”(或“容器底部受到的压强”)等。
液体压强的计算:
一般情况下,先计算液体的压力,再计算液体的压强。
1. 液体产生的压强: P=ρgh
2. 液体产生的压力: F=PS F=G=mg(只适用于柱形容器)
三、液体产生的压力与压强分析计算
1. 注意液体产生的压力不一定等于液体的重力。
液体产生的压力与液体的形状有关,通常容器有三种情形:见下图分析。
2. 只有柱形容器内液体对容器底部的压力才等于液体的重力;对于其他形状的容器,液体产生的压力不等于液体的重力,应根据F=pS来计算液体产生的压力。
3. 在图中,甲、乙、丙三个容器的底面积都是S,容器装有密度为ρ的同种液体,液面高度h相等。请分析:每个容器底部受到液体压力是否等于液体的重力?
图9
A B C
h
h
①图A是柱形容器,液体的重力GA=mAg=ρVAg,液体对容器底的压力FA=PAS=ρhAgS。
因为hAS=VA,所以FA=GA,所以可得出结论:
液体装在柱形容器里时,液体对容器底的压力大小等于液体的重力大小。
②图B是口大、底小的容器,液体的重力GB=mBg=ρVBg,
液体对容器底的压力FB=PBS=ρghBS。
因为hBS<VB,所以FA<GB,所以可得出结论:
液体装在口大、底小的容器里时,液体对容器底的压力小于液体的重力。
③图C是口小、底大的容器,液体的重力GC=mCg=ρVCg,液体对容器底的压力FC=PCS=ρghCS。
因为hCS>VC,所以FC>GC,所以可得出结论:
液体装在口小、底大的容器里时,液体对容器底的压力大于液体的重力。
【 例题分析与练习 】
一、液体产生的压强与压力问题
液体产生的压力不一定等于液体的重力。只有柱形容器液体对容器底部的压力才等于液体的重力;对于其他形状的容器,液体产生的压力不一定等于液体的重力,应根据F = pS来计算。
【练习1】如图1所示,是一个密封的容器,大端向上,容器内有一定量的水,若将它倒置过来,则容器底所受到的压力和压强的情况是( )
A. 压强增大,压力不变; B.压强减小,压力增大;
C. 压强不变,压力不变; D.压强减小,压力减小
【答案】B.
【解析】将容器倒置过来后,水的深度变小,故水对容器底部的压强减小;未倒置时,水装在口小、底大的容器里,水对容器底的压力小于水的重力。倒置时,水装在口小、底大的容器里时,水对容器底的压力大于水的重力。所以容器底所受到的水的压力变大。
(
图
1
图
2
)
二、固体压强与液体压强的分析计算
一般来讲,对于固体先计算压力再计算压强;对于液体先计算压强再计算压力。
【练习2】如图2所示,是一个密封的容器,大端向上,容器内有一定量的水,若将它倒置过来,则容器对地面的压力和压强的情况是( )
A.压力增大,压强不变; B.压力减小,压强增大;
C.压强不变,压力不变; D.压力不变,压强减小;
【答案】D
【解析】放置在水平地面上,对地面的压力等于容器的重力与水的重力之和;将容器倒置过来后,地面所受到的压力不变,但是受力面积变大,根据P=F/S可知,地面所受到的压强变小。
【练习3】两个完全相同的容器,内装满同种液体,放置在水平桌面上,如图3所示,则:液体对容器底部的压强pa pb、压力Fa Fb。容器对水平桌面的压强pa’ pb’、压力Fa’ Fb’。(均填“>”、“<”或“=”)
【答案】①=,>;②<,=。
【解析】①因为是同种液体,深度不变(相同),根据p=ρgh,所以液体对容器底部的压强pa=pb,压力的大小关系 F=PS, Pa=Pb, Sa>S乙b,所以 Fa>Fb。
②容器对水平桌面的压力等于容器的重力与液体的重力之和,所以Fa’=Fb’, 根据P=F/S,因为Fa =Fb, Sa>Sb,所以PA<PB。
(a) 图3 (b)
a
b
图4
【练习4】如图4所示,两个完全相同的圆台形容器,放置在水平桌面上,容器内盛有深度相同的水,则水对容器底部的压强pa_____pb,水对容器底部的压力Fa_____Fb,容器对桌面的压力F'a_____F'b。(选填“大于”、“等于”或