2.2.2液体压强的计算（课件）-【上好课】2024-2025学年八年级科学上册同步精品课堂（华东师大版）

- 2.2 液体压强计算　 YF 01 能说出连通器的特点，并能举出一些常见连通器的实例。 02 知道液体产生的压力特点，会分析计算有关问题。 03 会用p=ρgh进行简单的计算（重点）。 教学目标 一 课堂引入 二 学习了连通器原理就知道其中的奥妙，今天继续学习液体的压强。 当今世界最大的水利发电工程——三峡大坝横断江底，高185米，长2309.5米，是世界上最大的水力发电站，但也带来了航运方面的问题，那万吨巨轮是怎样翻过三峡大坝的呢？ 连通器 三 观察液面特点 液面始终相平 连通器 三 上端开口、下端连通的容器叫连通器。 特点: 底部互相连通； 实验用连通器 U型管连通器 自制连通器 容器上端都开口； 与形状无关。 （1）连通器概念 连通器 三 ①实验探究 如图所示，将两根玻璃管下端用橡皮管连在一起，管中注入适量的水，将其中一根玻璃管固定在铁架台上，手持另一根玻璃管，做成一个连通器，当在连通器中注入水后，就可以研究连通器的特点。 （2）连通器的特点 连通器 三 在连通器中加水，保持一个管筒不动，使另一个管筒升高、降低或倾斜，待水面静止时观察两筒中水面高度。发现在连通器中加水，当水静止时，两筒中水面总是相平。 连通器 三 ②连通器的特点 连通器里装同种液体，当液体不流动时，连通器各部分中的液面总是相平的。 由连通器特点可知，液面相平的条件： 连通器中只有一种液体；液体不流动。 连通器 三 为什么连通器内只装一种液体且静止时各部分液面总是相平的？ ①研究方法：“理想模型”法。 设想在U形管连通器的底部有一“液片”AB，以该“液片”为研究对象。 该“液片”把液体分为左、右两部分，该液片要受到两边液体的压力。 A B （3）解释连通器特点 连通器 三 F左 F右 液体静止，液片AB处于平衡状态 水平方向，液片 受力平衡 F左=F右 液片两侧压强 相等，即 p左=p右 得出h左=h右，液片 两侧液柱高度相等 h右 h左 ρgh左=ρgh右 ②连通器液面相平原理 两侧液 面相平 连通器的应用 四 茶壶 锅炉水位计 下水道 U形反水弯 水塔与 自来水管 自动喂水器 船闸 茶壶嘴 略高于 壶身的设计 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 利用连通器的原理在下水道软管里形成水封”,防止异味传出 利用连通器原理向各个楼层供水 利用连通器原理使饮水槽内水面自动升高 利用连通器原理使轮船通过水库、拦河大坝等 连通器的应用 四 水平仪 在房屋装修时，需在墙上画水平线，工人师傅常拿一根装有水的长透明塑料软管（实际上就是简单的水平仪），贴着墙面在软管两端的水面处作出标记，将标记连成直线，即得到一条水平线。 如图所示，他们在做标记时用到了物理学中 的知识。 连通器原理 水平仪 装有水的长透明塑料软管，实际上就是连通器。根据连通器原理，当液体不流动时，各容器中的液面相平，所以可以得到水平线。 连通器的应用 四 三峡大坝横断江底，高185米，长2309.5米，是世界上最大的水力发电站，但也带来了航运方面的问题，那万吨巨轮是怎样翻过三峡大坝的呢？ 原来，人们在三峡大坝侧边修建了一个巨大的连通器——船闸，下面我们一起看看轮船是怎样“翻过”大坝的。 连通器的应用——船闸 四 ①船闸的基本构造 上游 下游 闸室 下游闸门A 上游闸门B 上游阀门B 下游阀门A 连通器的应用——船闸 四 ②船闸的工作过程 当轮船从下游驶向上游时，A阀门打开，闸室与下游构成一连通器，闸室里的水位下降，最后与下游水面相平。 闸室 下游 上游 轮船驶入方向 下游 上游 此时A闸门打开，船只驶入闸室。 连通器的应用——船闸 四 轮船驶入方向 上游闸门B 上游阀门B 船只驶入闸室后，下游A阀门、A闸门关闭。上游B阀门打开，此时闸室与上游构成一连通器，闸室里水位升高，最后与上游水面相平。 此时上游闸门B打开，轮船就可以直接驶向上游了。 下游闸门A 下游阀门A 连通器的应用——船闸 四 　　三峡大坝的双线五级船闸，它全长6.4公里，船闸上下落差达113米，船舶通过船闸要翻越40层楼房的高度，规模举世无双，是世界上最大的船闸。 三峡船闸 五级船闸示意图 液体压强 五 （1）研究方法——“理论推导法” h s h 要想得到液面下某处的压强，可以设想这里有一个水平放置的“平面s” 。这个平面上所受的压力等于平面以上液柱的重力，所以计算出液柱所受的重力是解决问题的关键。 计算这段液柱对“平面”产生的压强，就能得到液面下深度为h处的压强。这种研究方法是“理论推导法”。 “理论推导法”也是物理学中一种重要的研究方法。 液体压强 五 F=G=mg=ρVg = ρgsh p= F s = ρgsh s = ρgh m=ρV=ρsh ①这个液柱体的体积： ②这个液柱的质量: V=sh ④平面s受到的压强： 因此，液面下深度为h处液体的压强为 p=ρgh 设想在密度为ρ的液面下有一高度为h、截面积为s的液柱。 （2）理论推导：液体压强的大小 S h ③这个平面上方的液柱对平面的压力： ρ 表示液体的密度，单位千克/米3（kg/m3） g 物理常数，大小为9.8N/kg h 表示液体的深度 ，单位为米 (m ） p 表示液体的压强，单位为帕（Pa）。 （3）液体压强公式中的物理量及其单位 公式中的物理量单位全部使用国际单位。 p=ρgh 液体压强 五 液体压强 五 20cm 50cm A （1）深度h：指液面到某点的竖直距离，而不是高度。 A点的深度为_____cm 30 p=ρ液gh 深度h A 深度h 液体压强 五 1、三种常见形状的容器 因为液体具有流动性，所以倒入容器中时，对容器底部的压力大小与容器的形状有一定的关系。 液体压强 五 设柱形容器的底面积为S，内盛有密度为ρ、深度为h的液体。 则液体对容器底部的压强为 p=ρgh 则液体对容器底部的压力为 F=pS=ρg hS 液体对容器底部的压力为 F=G液 （1）柱形容器中液体的压力与液体重力的关系 结论：在柱形容器中，液体对容器底的压力大小等于液体自身的重力 = ρgV液=m液g=G液 S 2、液体对容器底部的压力与容器形状的关系 hS 等于液体的体积V液 hS＝V液 液体压强 五 （2）口大底小容器中液体的压力与液体重力的关系 S 结论：在口大底小的容器中，液体对容器底的压力小于液体的重力 设柱形容器的底面积为S，内盛有密度为ρ、深度为h的液体。 则液体对容器底部的压强为 p=ρgh 则液体对容器底部的压力为 F=pS=ρg hS 液体对容器底部的压力为 F＜G液 ＜ρgV液=m液g=G液 hS 小于液体的体积V液 hS＜V液 液体压强 五 （3）口小底大容器中液体的压力与液体重力的关系 S 结论：在口小底大的容器中，液体对容器底的压力大于液体的重力 设柱形容器的底面积为S，内盛有密度为ρ、深度为h的液体。 则液体对容器底部的压强为 p=ρgh 则液体对容器底部的压力为 F=pS=ρg hS 液体对容器底部的压力为 F＞G液 ＞ρgV液=m液g=G液 hS 大于液体的体积V液 hS＞V液 液体压强 五 容器形状 （4）总结：液体对容器底的压力与容器形状的关系 液柱对容器底部的压力只等于以其底面积大小形成的液柱的重力。 特点 柱形 上口大 上口小 容器底所受压力与 液体重力的关系 F=G液 F＜G液 F＞G液 液体压强 五 根据p=ρgh可知：液体内部压强只跟液体密度和深度有关，与液体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器形状均无关。 （2）加深对p=ρgh的理解 液体压强 五 分析液体对容器底部压力大小的方法 （1）柱形容器 在柱形容器中，液体对容器底的压力大小等于液体重力。在计算或讨论直柱形容器底所受压力和压强时，一般要先计算压力 F=G液体，然后再计算压强p=F/S=G液体/S。 （2）非直柱形容器 在非直柱形容器中，液体对容器底的压力大小不等于液体重力。在计算或讨论非直柱形容器底所受压力和压强时，一般要先计算压强p=ρgh，然后再根据F=pS计算压力。 当堂测试 六 底部相通的容器构成了连通器，由于连通器中装有同种液体，所以当静止时液面相平，故A正确。 1、在下列底部相通的容器中装有同种液体，当静止时液面位置正确的是 ( 　　) A 当堂测试 六 2、如图所示，两容器间用一细管连接，细管上装有一个阀门K，现两容器中装有液面相平的水，当打开阀门后，水将（　　） A．从甲流向乙 B．从乙流向甲 C．静止不动 D．无法确定 甲乙两容器上端开口，底部连通，属于连通器，当打开阀门后，此处液片两端受到的压强相等，故水不会流动，故C符合题意，ABD不符合题意。 C 故选C. 当堂测试 六 3、如图，密闭的奶茶饮料平放在水平桌面上，若将该饮料倒置过来放在桌面上，压力、压强的变化情况是（　　） A．杯子对桌面的压力减小 B．杯子对桌面的压强不变 C．杯内奶茶对杯子底的压力减小 D．杯内奶茶对杯子底的压强减小 D 当堂测试 六 4、如图所示，完全相同的圆柱形容器中，装有不同的两种液体甲、乙，在两容器中，距离底部同一高度分别有A、B两点。A、B两点的压强相等，则两种液体对容器底的压强p甲、 p乙关系是（　　） A． p甲> p乙 B． p甲= p乙 C． p甲< p乙 D．无法确定 A 当堂测试 六 因为A、B两点的压强相等，即pA=pB 由图可知hA＜hB 根据p=ρgh得到液体的密度关系 ρ甲＞ρ乙 因为A、B两点到容器底的距离相等，所以从A、B两点以下的液体对容器底的压强关系pA′＞pB′ 而两种液体对容器底的压强 p甲=pA+pA′ p乙=pB+pB′ 所以两种液体对容器底的压强关系p甲＞p乙 故A符合题意，BCD不符合题意。 选项A正确。 当堂测试 六 5、如图所示，在水平桌面上放着一个玻璃杯，水面距杯底0.1 m，水的质量是0.2 kg，玻璃杯重0.5 N，玻璃杯的底面积是2×10-3m2，请分别求出：（g取10N/kg） （1）水对杯底的压强； （2）水对杯底的压力； （3）杯子对桌面的压强。 当堂测试 六 （1）依据题意可知，水对杯底的压强为 p=ρ水gh =1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1.0×103Pa （2）水对杯底的压力为 F水=ps=1.0×103Pa×2×10-3m2=2N （3）杯子和水的总重力为G=G水+G杯=m水g+G杯=0.2kg×10N/kg+0.5N=2.5N 杯子对桌面的压力为 F=G=2.5N 杯子对桌面的压强为 当堂小结 六 ①连通器：上端开口、下端连通的容器叫做连通器。 ②特点：连通器里装同种液体，当液体不流动时， 连通器各部分中的液面总是相平的。 ③应用：茶壶、锅炉水位计、洗手间下水管等。 ④船闸：由闸室和上、下游闸门以及上、下游阀门组成, 是一个巨大的连通器。 ①柱形容器：液体对容器底的压力大小等于液体的重力。 ②口大底小容器：液体对容器底的压力小于液体的重力。 ③口小底大容器：液体对容器底的压力大于液体的重力。 液体的压强 液体产生的压力 连通器 $$