内容正文:
第八章 压强
第二节 科学探究:液体的压强
1、 液体压强产生原因
(1) 液体受到竖直向下的重力作用,对支撑它的容器底部产生压力和压强
(2) 液体具有流动性,对限制它流动的容器的侧壁产生压力和压强
(3) 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
2、 探究液体内部压强规律
(1)实验器材:水槽、液体压强计
(2)液体压强计结构如图,当探头的薄膜受到压强的作用时 U 形管左右两侧液面产生高度差,高度差越大,薄膜受到的压强越大。
(3)实验步骤:
① 将液体压强计的探头分别置于同种液体同一深度的不同方向处,观察 u 形管两侧高度差并记录;
② 将液体压强计的探头朝下分别置于同种液体的不同深处,观察 u 形管两侧高度差并记录;
③ 将液体压强计的探头朝前分别置于不同液体的同一深度处,观察 u 形管两侧高度差并记录;
(3)实验结论:
① 液体内部各个方向都有压强;
② 在液体内同一深度,液体向各个方向的压强大小______;
③ 液体密度一定时,液体压强随深度的增加而______;
④ 液体深度一定时,液体密度越大,液体压强_______。
注意:深度是指液体的自由面(与空气接触的面)到该点的竖直距离。
3、液体压强的计算
(1)公式:p=ρgh
说明:a.液体内部压强只与液体的密度和深度有关,而与液体的质量、重力、体积以及容器形状、底面积等无关。
b.统一单位:ρ单位用kg/m3,h单位用m,计算出p的单位才是pa。
c.h是指液体内部某点到液体的自由面(与空气接触的面)到该点的竖直距离。
d.此公式只适用于计算静止的液体产生的压强,而对固体(柱形除外)气体或流动的液体均不适用
(2)液体的压力,压强与液体的重力无直接关系。
a.由公式 p=ρgh 可知,液体内部因重力产生的压强大小只与液体密度和 h 有关,而与液体重力无直接关系
b.由公式 F=pS 可知,液体对容器的压力只与液体的压强 p 和接触面的面积 S 有关,而与液体的重力大小无直接关系。
c. 液体对容器底的压力:F=pS=ρghS,由公式可知,液体对容器底部的压力不一定等于液体的重力。只有柱形的容器,液体对容器底部的压力 F=G,口大底小的容器 F<G,口小底大的容器 F>G。
注意:在盛有液体的容器中,求液体对容器底的压力、压强时,一般情况下,先求压强,再求压力;而容器对水平桌面的压力、压强,一般情况下,应先求压力,再求压强。
4、连通器
(1) 定义:上端开口,下端连通的容器
(2) 特点:如果连通器里装的是同种液体,那么液体不流动时连通器的各部分中液面总是相平的。
注意:a.连通器中液面相平的条件:连通器里只有一种液体且不流动
b.如果连通器里不止有一种液体,或液体流动,液面不相平
(3)连通器的应用:锅炉水位计,船闸,茶壶等
5、帕斯卡原理:加在密闭液体上的压强,能够大小不变地由液体向各个方向传递。帕斯卡原理是许多液压系统和液压机工作的基础。
【针对训练1】如图所示,帕斯卡曾经用一个装满水的密闭木桶,在桶盖上插了一根细长的管子,向细管子里灌水,结果只加了几杯水,就把木桶压裂了,这个实验说明了( )
A.液体压强与液体密度有关
B.液体压强与液体深度有关
C.液体压强与管子粗细有关
D.液体压强与液体质量有关
【答案】B
【针对训练2】一个球,先后在盛有不同液体的容器 A、B、C 和 D 中保持静止,情况如图所示.四个容器中的液面到容器底面的距离相同,容器底面受到的液体压强最大的是( )
【答案】D
【针对训练3】如图所示,底面积不等的圆柱形容器 、 B放在水平桌面上。容器中倒入质量相等的两种不同液体(液体均未溢出),则液体对容器底部的压强 PA和 PB 相比较( )
A. PA<PB B. PA=PB
C. PA>PB D. 有可能 PA<PB,也有可能 PA>PB
【答案】A
【针对训练4】某水压机大活塞的面积为小活塞面积的 9 倍。当它的小活塞对液体施加的压力和压强分别为F1、 P1 时,在大活塞上产生的压力和压强分别为 F2 、 P2,则 F1:F2 和 P1:P2分别为( )
A. 1:1,1:3 B. 1:3,3:1
C. 1:9,1:1 D. 1:1,1:9
【答案】C
【针对训练5】如图所示,将一圆柱体从水中匀速提起直至下表面刚好离开水面,此过程容器底受到水的压强 p 随时间t 变化的图象大致如下列图中的( )
【答案】D
【针对训练6】在下列生活和生产实例中,利用连通器原理工作的是(