9.2 液体的压强（导学案）-【上好课】八年级物理下册同步高效课堂（人教版2024）

9.2 液体的压强 （导学案） 【学习目标】 1. 通过探究液体压强与哪些因素有关，了解液体压强与深度和液体密度的关系，并能熟练应用液体压强公式进行简单计算。能解释与液体压强相关的现象，了解连通器的特点，并能列举常见连通器的实例。 2. 通过演绎推理得出液体压强的公式，能用理论解释连通器中液面高度相同的原因，培养逻辑思维和问题解决能力。 3. 在探究液体压强与哪些因素有关的实验中，正确使用控制变量的方法和转换法设计实验、 收集证据，并对实验过程中的问题进行评估和反思，最终得出科学结论，培养科学探究能力。 4. 通过了解三峡船闸的工作过程以及我国深海探测的科学技术成就，增强民族自豪感和社会责任感，激发对科学的热爱，树立科技强国的远大理想，增强实现中华民族伟大复兴的使命担当。。 【学习重点】理解液体压强的特点和计算。 【学习难点】将液体压强知识应用于解决实际问题。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1．压强计：是测量液体内部 的器材；放在液体里的探头上的橡皮膜受到液体的压强越大，U形管左右两侧液面 越大。 2. 液体压强的特点：在液体内部的同一深度，向各个方向的压强都 ；深度越大，压强越 ；液体内部压强的大小还与液体的 有关，在深度相同时，液体的密度越大，压强越大。 3. 液体压强的大小：p＝ 。由该式可知：液体压强的大小只与液体的 和液体的 有关, 而与液体的体积、质量、容器的形状、容器的底面积等 （选填“有关”或“无关”）。 4．连通器：上端开口、下端 的容器叫作连通器。连通器的特点是：如果连通器内装有相同的液体，液体不流动时，连通器各部分容器中液面的高度总是 的。在生活中常见到一些连通器，例如茶壶、 、 等，它们都是利用连通器的特点来实现自己的功能的。 【合作探究】 探究一、液体压强的特点 1. 液体内部向各个方向都有压强 （1）现象探究 ①实验一：如图所示，有一个两端开口的玻璃圆筒，下端扎有橡皮膜，橡皮膜表面原来与筒口相平，当倒入水后，橡皮膜会向下凸出。表明水对容器的 有向下的压强。 ②实验二：在开口的矿泉水瓶上扎个小孔，水从小孔喷出的情况如图甲所示，液体能从矿泉水瓶侧壁的孔喷出，表明水对容器的 有压强。 ③实验三：如图乙所示，将套有食品保鲜袋的手伸入盛水的容器中，这时手背、手心和手指各个部位都明显地感受到保鲜袋紧贴在手上。这是因为水对保鲜袋产生了挤压作用。说明水内部向 都有压强。 甲 乙 （2）实验结论：液体内向各个方向都有压强。 （3）液体产生压强的原因：液体受到重力，对容器底部有压力，所以会产生压强；液体具有流动性，所以对容器侧壁有压强。 2. 影响液体压强的因素 （1）影响液体压强的因素：由上图甲中的实验可以看到，容器中液面的深度不同，从容器侧壁孔中喷出的液体射得距离不同，由此想到液体压强的大小可能与 有关。如下图所示，同样的两个容器，分别装满水和酒精，水比酒精重，所以水比酒精对容器底部的压强更大，由此想到液体压强的大小可能与液体的 有关。 （2）U形管压强计 ①作用：是测量液体内部 的仪器。 ②构造：观察图可知，U形管压强计主要由U形管、橡皮管、探头（由空金属盒蒙上橡皮膜构成）三部分组成。 ③原理：放在液体里的探头上的橡皮膜受到液体压强的作用会发生形变，U形管左右两侧液面就会产生高度差，高度差的大小反映了橡皮膜所受压强的大小，液面的 越大，压强越大。这运用了科学方法中的转换法。 ④压强计的使用，应注意三点 a. 实验前应检查蒙在金属盒上的橡皮膜、连接用的橡皮管及各连接处是否漏气。常用方法是用手轻按橡皮膜，观察压强计U形管两侧液面的高度差是否发生变化，如果变化，说明不漏气；如果不变，说明漏气，则要查出原因，加以修整。 b. 当压强计的橡皮膜没有受到压强时，U形管中的液面应该是相平的，若出现高度差，需要将橡皮管取下，再重新安装。 c. 不能让压强计U形管中液面的高度差过大，以免使部分有色液体从管中流出，如果流出了，要把连接用的橡皮管取下重新连接。 3. 探究液体压强与哪些因素有关 【实验思路】 （1）我们采用控制变量的方法来进行实验探究，分别仅改变U形管压强计的金属盒的方向、深度或换用不同液体等，根据U形管两管液面高度差的变化来研究液体压强与哪些因素有关。 （2）探究液体压强与方向的关系：控制探头深度和液体密度相同，改变压强计探头的 。 （3）探究液体压强与深度的关系：控制探头方向相同、液体密度相同，増加 。 （4）探究液体压强与液体密度的关系：控制探头深度和方向均相同，换用不同的 。 【实验过程】 操作1：保持U形管压强计探头在水中的深度不变；改变探头的方向，分别沿水平向上、水平向下、沿竖直方向，观察并记录U形管液面的高度差。 实验现象：U形管液面的高度差Δh相等。 操作2：保持液体的种类不变（水）、探头在水中的方向不变（水平向下），逐渐增加探头在水中的深度，观察并记录U形管液面的高度差。 实验现象：U形管液面高度差Δh1＜Δh2＜Δh3。 操作3：把压强计的探头分别放入水、酒精中，控制深度相同、探头所对某一方向不变，观察并记录U形管液面的高度差。实验现象：Δh水＞Δh酒精。 【分析论证】 ①由操作1可得出：在液体内部的同一深度，向各个方向的压强 。 ②由操作2可得出：同种液体，液体内部的压强随 的增加而增大。 ③由操作3可得出：液体内部的压强跟液体 有关。深度相同时，液体密度越大，液体内部的压强越大。 【实验结论】 大量实验表明：在液体内部的同一深度，向各个方向的压强都相等；深度越大，压强越大；液体内部压强的大小还与液体的密度有关，在深度相同时，液体的密度越大，压强越大。 【交流讨论】探究液体的压强与液体质量的关系 （1）演示实验：取两只粗细不同、瓶嘴大小相同的塑料瓶去底，在瓶嘴上扎橡皮膜，将其倒置，向两瓶中装入等质量的水，观察橡皮膜向外凸出的情况。 （2）实验现象：橡皮膜凸出的程度不同，细塑料瓶橡皮膜凸起得更大些。 结论：等质量的水对底部的压强不同，液体压强的大小与液体 无关，而与液体 有关，深度越大，压强越大。 4. 与液体压强有关的现象 （1）在医院输液时，要把药液提高到一定的高度。 （2）修建水坝时上窄下宽； （3）我国“奋斗者”号潜水器下潜深度可达万米。 （4）潜水员在不同的深度使用不同的潜水服。 【例题1】图是小明探究“影响液体内部压强大小因素”的实验，甲、乙和丙三个相同的烧杯中分别注入深度相同的酒精、盐水和盐水，请回答： ①实验前需检查装置气密性好不好，检查方法是用手轻轻挤压橡皮膜，看U形管液面的高度差是否有明显变化，如果有明显变化，说明气密性____（选填“好”或“不好”）；U形管里的液体选择_____（选填“有颜色”或“无颜色”），实验中通过观察U形管里的液体的高度差来观察压强的大小； ②比较甲、乙两图可知，液体内部压强与液体的______有关； ③要研究液体压强与深度的关系，可以用_______两图所示的实验进行； ④在图丙中保持探头的位置不变，向烧杯中逐渐加入盐水（未溢出），U形管两液面的高度差将______（选填“变大”、“不变”或“变小”）； ⑤对比甲、丙两图，细心的小明发现甲图中酒精的密度小于丙图中盐水，但甲图中U形管左右高度差反而大于丙图，于是认为“液体密度越大，液体内部压强越大”不正确，你的观点是_________（“同意”或“不同意”），理由是_________。 探究二、液体压强的大小 1. 推导液体压强计算公式 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。这个平面以上的液柱对平面的压力等于液柱所受的重力，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。 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。 这个液柱体的体积：V=Sh 这个液柱的质量： m= 这个液柱对平面的压力：F=G=mg=ρVg=ρgSh 平面S受到的压强： p= = 。 因此，液面下深度为h处液体的压强为 p= 。 2. 理解液体压强公式 p=ρgh （1）公式的推导方法：我们通过液柱对平面的压力等于液柱所受的重力，再根据压强的定义，推导出了液体压强的公式。这里从一般性的结论推出个别性的结论，这是一种演绎推理的方法。 （2）压强公式中的物理量及其单位 ρ表示液体的密度，单位为千克/米3（kg/m3） h表示液体的深度 ，单位为米 (m） g为常数，大小为9.8N/kg p表示液体在深度为h处的压强，单位为帕（Pa）。 公式中的物理量单位全部使用国际单位。 （3）深度h：指液面到某点的竖直距离，而不是高度。如图所示，容器底部的深度为 cm，A点的深度为 cm。 （4）影响液体压强大小的因素 根据p=ρgh可知：液体内部压强只跟液体 和 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。 【想一想】如下图所示，水平面上，两个容器中盛着同种相同质量的液体，哪个容器底受到的压强大? 【分析】根据p=ρgh可知：液体的密度相同，乙容器中的深度大，所以 容器的液体产生的压强大。 （5）帕斯卡破桶实验 帕斯卡在1648年，曾经做了一个著名的实验：他用一个密闭的装满水的木桶，在桶盖上插入一根细长的管子，从楼房的阳台上向细管子里灌水。结果只灌了几杯水，竟把桶压裂了。 【分析】由于细管子的容积较小，几杯水灌进去，大大提高了水的 ，从而对水桶产生很大的压强，这个压强就对桶壁在各个方向产生很大的压力，把桶压裂了。“帕斯卡裂桶实验”说明：同种液体产生的压强取决于液体的 ，与液体的质量、重力等因素无关。 【例题2】一个鱼缸用隔板隔开两半，分别装入体积相等的淡水和海水（ρ淡水=1g/cm3，ρ海水=1.1g/cm3），两边水面相平，则（ 　） A．a、b点的压强相等 B．装入水的质量相等 C．装入海水的质量较小 D．a点的压强较大 【例题3】有人说，设想你在万米深的“奋斗者”号全海载人潜水器中把一只脚伸到外面的水里，海水对你脚背的压力相当于2000个人所受的重力！”海水的压力果真有这么大吗？请通过估算加以说明。 探究三、连通器 1. 连通器 （1）连通器的概念：上端开口、下端 的容器叫作连通器。注意连通器的特征：底部互相连通；容器上端都开口，与形状无关。 （2）连通器的特点 ①实验探究：如图乙所示，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。 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。发现当水静止时，两筒中水面总是相平。 甲 乙 ②连通器的特点：如果连通器内装有相同的液体，液体不流动时，连通器各部分容器中液面的高度总是 的。 【想一想】为什么当液体静止时，连通器中各部分液面的高度总是相同的？ ③利用液体压强及力的平衡知识解释连通器的特点 如图所示，想象在连通器底部液体中有一个竖直方向的很薄的液片，我们用它作为研究对象。液片两侧受到的压力分别是F1和F2，液片静止时，由二力平衡条件可知F1=F2。设液体密度为ρ、液片面积为S、连通器两侧液面的高度分别为h1和h2。则 ρgh1S=ρgh2S ，由此可得h1=h2。 这表明当液体不流动时，连通器各部分容器中液面的高度总是相同的。 2. 连通器的应用 （1）茶壶：茶壶的壶身与壶嘴构成 ，如果壶嘴太高，则倒不出水；如果壶嘴太低，则装不满水，如图所示。 （2）锅炉水位计：能通过观察水位计的玻璃管中的水位了解锅炉内的水位，如图所示。 （3）洗手间下水管：U形管存水弯头是一个连通器，正常使用时应充满水，阻碍下水道内的臭味从下水管进入洗手间内，如图所示。 （4）乳牛自动喂水器：储水槽与饮水槽构成 ，水位不相平时水就能流动，使水槽内始终有水，如图所示。 （5）水塔的供水系统：水塔和自来水管道构成 ，水塔中的水位比水龙头处高，打开水龙头时由于水位要保持相平，水便从水龙头处流出。 （6）过路涵洞：涵洞和两侧的水渠构成 ，引水灌溉时，渠水从路面下面的涵洞穿过公路，如图所示。 3．船闸 【想一想】三峡大坝高185m，长2309.5m，是世界上最大的水力发电站，轮船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。 （1）船闸的基本构造：船闸由闸室和上、下游闸门以及上、下游阀门组成（见图）。 （2）船闸的工作过程 ①分析一艘轮船由上游通过船闸驶往下游的情况。 ②自行分析轮船由下游通过船闸驶往上游的情况。 （3）三峡船闸：三峡船闸总长1 621 m。是世界上最大的船闸。船只在船闸中要经过5个闸室使船体逐次升高（或降低）。每个闸室水位变化超过20 m，因而三峡船闸的闸门非常高大，其首级人字闸门每扇门高近40 m，宽近20 m，如果平放在地面上，有两个篮球场大。为此，三峡船闸的闸门足足有3 m厚，无愧是“天下第一门”。 【例题4】下列各图不属于连通器的是（　 　） A B C D 【例题5】三峡大坝是我国的宏伟工程。 （1）船闸是利用_______的原理工作的。如图1是轮船开往下游时进入闸室后，欲到下游时的示意图，下一步应先打开______，再打开_____。（选填“阀门A”“阀门B”“闸门C”或“闸门D”） （2）如图2所示，大坝设计成了上窄下宽的形状，原因是_______。 【归纳整理】 第2节 液体的压强 【精讲点拨】 1. 液体压强公式P＝ρgh是经过理论推导得出的，但具有普遍意义，可以计算任意液体在某一深度的压强。注意计算液体的压强也可以用p=F/S。 2. 液体内部压强压强的特点 （1）液体内部向各个方向都有压强，并且在同种液体相同深度处向各个方向的压强相等。 （2）液体内某点的压强只与液体的密度和该点的深度有关，与液体的质量、液体的体积、形状等因素无关。 3. 理解公式p=pgh中的深度h：深度是指研究点到自由液面的竖直距离，不一定是高度，做题时一定要分清所给数据是深度还是高度。 4. 比较液体压强大小的方法 （1）同种液体：深度相同，压强相等；深度不同，深度h越大，压强p越大。 （2）不同液体：深度相同，密度ρ越大，压强p越大；深度不同，根据p=pgh判断。 5. 连通器液面相平的条件：连通器里只有同种液体且液体静止。连通器里如果盛有两种不同液体时，液面不相平。各种连通器都是利用连通器的特点来实现自己的功能的。 【课堂练习】 1．如图所示，装有水的塑料袋底部发生了形变，这是因为水受到 力的作用，从而对塑料袋底部产生压强；若用手挤压袋子的侧壁，放手后塑料袋恢复原状，这是因为液体具有 性，所以对塑料袋侧壁也产生了压强：在水中不同位置的Ａ、Ｂ两点，受到水的压强较大的是点 处。 2. 如图所示，U形管一侧盛有煤油，另一侧盛有水（ρ煤油<ρ水），阀门关闭时，液面相平，此时该装置 （选填“是”或“不是”）连通器，当把阀门打开时，将会发现液体 （选填“向左流动”“不流动”或“向右流动”）。 3．同种液体内部的压强随 的增加而增大。如图所示，容器中盛有水，则A处的深度是 cm，B处水产生的压强是 Pa（g取10N/kg）。 4. 用图所示的装置探究液体内部压强的特点，下列做法能使U形管两边液面高度差变小的是（　　） A．将金属盒在水中的位置上移 B．将金属盒在原位置转动180° C．将金属盒的位置向左移动 D．保持金属盒的位置不动，向杯中加入适量水 5．如图所示，A、B两个内径相同的玻璃管内盛有同种液体，当A管竖直，B管倾斜放置时，两管液面高度相同，下列说法正确的是（    ） A．A管中液体对管底的压强比B管中液体对管底的压强小 B．A管中液体对管底的压强比B管中液体对管底的压强大 C．A管中液体对管底的压强和B管中液体对管底的压强相等 D．A管中液体的质量比B中管中液体的质量大 6. 小明在探究“液体压强的特点”实验中，进行了如图的操作： （1）实验前，应调整U型管压强计，使左右两边玻璃管中的液面 ；如果在使用压强计前，发现U型管中液面已经有高度差，应该通过 方法进行调节（请从下列选项中选择）。 A. 从U型管内向外倒出适量水    B. 拆除软管重新安装    C. 向U型管内加适量水 （2）甲、乙两图是探究液体压强与 的关系。 （3）要探究液体压强与盛液体的容器形状是否有关，应选择图中 两图进行对比。 （4）在图丙中，固定U形管压强计金属盒的橡皮膜在盐水中的深度，使金属盒处于向上、向下、向左、向右等方位，这是为了探究同一深度处，液体向 的压强大小关系。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 9.2 液体的压强 （导学案） 【学习目标】 1. 通过探究液体压强与哪些因素有关，了解液体压强与深度和液体密度的关系，并能熟练应用液体压强公式进行简单计算。能解释与液体压强相关的现象，了解连通器的特点，并能列举常见连通器的实例。 2. 通过演绎推理得出液体压强的公式，能用理论解释连通器中液面高度相同的原因，培养逻辑思维和问题解决能力。 3. 在探究液体压强与哪些因素有关的实验中，正确使用控制变量的方法和转换法设计实验、 收集证据，并对实验过程中的问题进行评估和反思，最终得出科学结论，培养科学探究能力。 4. 通过了解三峡船闸的工作过程以及我国深海探测的科学技术成就，增强民族自豪感和社会责任感，激发对科学的热爱，树立科技强国的远大理想，增强实现中华民族伟大复兴的使命担当。。 【学习重点】理解液体压强的特点和计算。 【学习难点】将液体压强知识应用于解决实际问题。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1．压强计：是测量液体内部压强的器材；放在液体里的探头上的橡皮膜受到液体的压强越大，U形管左右两侧液面高度差越大。 2. 液体压强的特点：在液体内部的同一深度，向各个方向的压强都相等；深度越大，压强越大；液体内部压强的大小还与液体的密度有关，在深度相同时，液体的密度越大，压强越大。 3. 液体压强的大小：p＝ρgh。由该式可知：液体压强的大小只与液体的密度和液体的深度有关, 而与液体的体积、质量、容器的形状、容器的底面积等无关（选填“有关”或“无关”）。 4．连通器：上端开口、下端连通的容器叫作连通器。连通器的特点是：如果连通器内装有相同的液体，液体不流动时，连通器各部分容器中液面的高度总是相同的。在生活中常见到一些连通器，例如茶壶、锅炉水位计、船闸等，它们都是利用连通器的特点来实现自己的功能的。 【合作探究】 探究一、液体压强的特点 1. 液体内部向各个方向都有压强 （1）现象探究 ①实验一：如图所示，有一个两端开口的玻璃圆筒，下端扎有橡皮膜，橡皮膜表面原来与筒口相平，当倒入水后，橡皮膜会向下凸出。表明水对容器的底部有向下的压强。 ②实验二：在开口的矿泉水瓶上扎个小孔，水从小孔喷出的情况如图甲所示，液体能从矿泉水瓶侧壁的孔喷出，表明水对容器的侧壁有压强。 ③实验三：如图乙所示，将套有食品保鲜袋的手伸入盛水的容器中，这时手背、手心和手指各个部位都明显地感受到保鲜袋紧贴在手上。这是因为水对保鲜袋产生了挤压作用。说明水内部向各个方向都有压强。 甲 乙 （2）实验结论：液体内向各个方向都有压强。 （3）液体产生压强的原因：液体受到重力，对容器底部有压力，所以会产生压强；液体具有流动性，所以对容器侧壁有压强。 2. 影响液体压强的因素 （1）影响液体压强的因素：由上图甲中的实验可以看到，容器中液面的深度不同，从容器侧壁孔中喷出的液体射得距离不同，由此想到液体压强的大小可能与深度有关。如下图所示，同样的两个容器，分别装满水和酒精，水比酒精重，所以水比酒精对容器底部的压强更大，由此想到液体压强的大小可能与液体的密度有关。 （2）U形管压强计 ①作用：是测量液体内部压强的仪器。 ②构造：观察图可知，U形管压强计主要由U形管、橡皮管、探头（由空金属盒蒙上橡皮膜构成）三部分组成。 ③原理：放在液体里的探头上的橡皮膜受到液体压强的作用会发生形变，U形管左右两侧液面就会产生高度差，高度差的大小反映了橡皮膜所受压强的大小，液面的高度差越大，压强越大。这运用了科学方法中的转换法。 ④压强计的使用，应注意三点 a. 实验前应检查蒙在金属盒上的橡皮膜、连接用的橡皮管及各连接处是否漏气。常用方法是用手轻按橡皮膜，观察压强计U形管两侧液面的高度差是否发生变化，如果变化，说明不漏气；如果不变，说明漏气，则要查出原因，加以修整。 b. 当压强计的橡皮膜没有受到压强时，U形管中的液面应该是相平的，若出现高度差，需要将橡皮管取下，再重新安装。 c. 不能让压强计U形管中液面的高度差过大，以免使部分有色液体从管中流出，如果流出了，要把连接用的橡皮管取下重新连接。 3. 探究液体压强与哪些因素有关 【实验思路】 （1）我们采用控制变量的方法来进行实验探究，分别仅改变U形管压强计的金属盒的方向、深度或换用不同液体等，根据U形管两管液面高度差的变化来研究液体压强与哪些因素有关。 （2）探究液体压强与方向的关系：控制探头深度和液体密度相同，改变U形管压强计探头的方向。 （3）探究液体压强与深度的关系：控制探头方向相同、液体密度相同，増加深度。 （4）探究液体压强与液体密度的关系：控制探头深度和方向均相同，换用不同的液体。 【实验过程】 操作1：保持U形管压强计探头在水中的深度不变；改变探头的方向，分别沿水平向上、水平向下、沿竖直方向，观察并记录U形管液面的高度差。 实验现象：U形管液面的高度差Δh相等。 操作2：保持液体的种类不变（水）、探头在水中的方向不变（水平向下），逐渐增加探头在水中的深度，观察并记录U形管液面的高度差。 实验现象：U形管液面高度差Δh1＜Δh2＜Δh3。 操作3：把压强计的探头分别放入水、酒精中，控制深度相同、探头所对某一方向不变，观察并记录U形管液面的高度差。实验现象：Δh水＞Δh酒精。 【分析论证】 ①由操作1可得出：在液体内部的同一深度，向各个方向的压强相等。 ②由操作2可得出：同种液体，液体内部的压强随深度的增加而增大。 ③由操作3可得出：液体内部的压强跟液体密度有关。深度相同时，液体密度越大，液体内部的压强越大。 【实验结论】 大量实验表明：在液体内部的同一深度，向各个方向的压强都相等；深度越大，压强越大；液体内部压强的大小还与液体的密度有关，在深度相同时，液体的密度越大，压强越大。 【交流讨论】探究液体的压强与液体质量的关系 （1）演示实验：取两只粗细不同、瓶嘴大小相同的塑料瓶去底，在瓶嘴上扎橡皮膜，将其倒置，向两瓶中装入等质量的水，观察橡皮膜向外凸出的情况。 （2）实验现象：橡皮膜凸出的程度不同，细塑料瓶橡皮膜凸起得更大些。 结论：等质量的水对底部的压强不同，液体压强的大小与液体质量无关，而与液体深度有关，深度越大，压强越大。 4. 与液体压强有关的现象 （1）在医院输液时，要把药液提高到一定的高度。 （2）修建水坝时上窄下宽； （3）我国“奋斗者”号潜水器下潜深度可达万米。 （4）潜水员在不同的深度使用不同的潜水服。 【例题1】图是小明探究“影响液体内部压强大小因素”的实验，甲、乙和丙三个相同的烧杯中分别注入深度相同的酒精、盐水和盐水，请回答： ①实验前需检查装置气密性好不好，检查方法是用手轻轻挤压橡皮膜，看U形管液面的高度差是否有明显变化，如果有明显变化，说明气密性____（选填“好”或“不好”）；U形管里的液体选择_____（选填“有颜色”或“无颜色”），实验中通过观察U形管里的液体的高度差来观察压强的大小； ②比较甲、乙两图可知，液体内部压强与液体的______有关； ③要研究液体压强与深度的关系，可以用_______两图所示的实验进行； ④在图丙中保持探头的位置不变，向烧杯中逐渐加入盐水（未溢出），U形管两液面的高度差将______（选填“变大”、“不变”或“变小”）； ⑤对比甲、丙两图，细心的小明发现甲图中酒精的密度小于丙图中盐水，但甲图中U形管左右高度差反而大于丙图，于是认为“液体密度越大，液体内部压强越大”不正确，你的观点是_________（“同意”或“不同意”），理由是_________。 【答案】①好，有颜色；②密度；③乙、丙；④变大；⑤不同意，未保证探头在液体中深度相同。 【详解】①进行调节时，只需要将软管取下，再重新安装，这样的话，U形管中两管上方的气体压强就是相等的（都是大气压），当橡皮膜没有受到压强时，U形管中的液面就是相平的，故A不符合题意，B符合题意。 ②比较图乙和图丙两图知，液体的密度相同，深度不同，U形管液面的高度差不同，压强不同，故可以得到：液体的压强与液体的深度有关。 要探究液体的压强与液体密度的关系，需要控制液体的深度相同，改变液体的密度，图丙、丁符合题意。 ③若要探究液体压强与深度的关系，根据控制变量法的思想可知，应控制探头在液体中的深度不同，使液体的密度等其它因素相同，由图可知，满足条件的为乙、丙两图。 ④在图丙中保持探头的位置不变，向烧杯中逐渐加入盐水（未溢出），探头在盐水中的深度增大，根据公式p=ρgh可得，探头受到液体的压强增大，所以U形管两液面的高度差将变大。 ⑤对比甲、丙两图可知，液体的密度不同，探头在液体中的深度也不同，即没有控制变量唯一，所以通过甲、丙两图并不能得到“液体密度越大，液体内部压强越大”的结论。 探究二、液体压强的大小 1. 推导液体压强计算公式 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。这个平面以上的液柱对平面的压力等于液柱所受的重力，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。 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。 这个液柱体的体积：V=Sh 这个液柱的质量： m=ρV=ρSh 这个液柱对平面的压力：F=G=mg=ρVg=ρgSh 平面S受到的压强： p= = =ρgh 因此，液面下深度为h处液体的压强为 p=ρgh 2. 理解液体压强公式 p=ρgh （1）公式的推导方法：我们通过液柱对平面的压力等于液柱所受的重力，再根据压强的定义，推导出了液体压强的公式。这里从一般性的结论推出个别性的结论，这是一种演绎推理的方法。 （2）压强公式中的物理量及其单位 ρ表示液体的密度，单位为千克/米3（kg/m3） h表示液体的深度 ，单位为米 (m） g为常数，大小为9.8N/kg p表示液体在深度为h处的压强，单位为帕（Pa）。 公式中的物理量单位全部使用国际单位。 （3）深度h：指液面到某点的竖直距离，而不是高度。如图所示，容器底部的深度为50cm，A点的深度为30cm。 （4）影响液体压强大小的因素 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。 【想一想】如下图所示，水平面上，两个容器中盛着同种相同质量的液体，哪个容器底受到的压强大? 【分析】根据p=ρgh可知：液体的密度相同，乙容器中的深度大，所以乙容器的液体产生的压强大。 （5）帕斯卡破桶实验 帕斯卡在1648年，曾经做了一个著名的实验：他用一个密闭的装满水的木桶，在桶盖上插入一根细长的管子，从楼房的阳台上向细管子里灌水。结果只灌了几杯水，竟把桶压裂了。 【分析】由于细管子的容积较小，几杯水灌进去，大大提高了水的深度h，从而对水桶产生很大的压强，这个压强就对桶壁在各个方向产生很大的压力，把桶压裂了。“帕斯卡裂桶实验”说明：同种液体产生的压强取决于液体的深度，与液体的质量、重力等因素无关。 【例题2】一个鱼缸用隔板隔开两半，分别装入体积相等的淡水和海水（ρ淡水=1g/cm3，ρ海水=1.1g/cm3），两边水面相平，则（ D 　） A．a、b点的压强相等 B．装入水的质量相等 C．装入海水的质量较小 D．a点的压强较大 【解析】AD．由于海水和淡水水面相平，并且到缸底的距离相等，则a、b两点距液面的深度h相同，由于海水的密度大于淡水的密度，根据公式p=ρgh可知，a点压强大于b点压强，故A不符合题意，D符合题意； BC．由题意可知，所装海水和淡水的体积相等，根据公式m=ρV，可知装入海水的质量更大，故BC不符合题意；故选D。 【例题3】有人说，设想你在万米深的“奋斗者”号全海载人潜水器中把一只脚伸到外面的水里，海水对你脚背的压力相当于2000个人所受的重力！”海水的压力果真有这么大吗？请通过估算加以说明。 【解析】因为是估算，海水密度取1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg， 脚背宽度取8~10 cm，脚背长度取12~15cm，则脚背面积为96~150 cm2， 近似取S=120cm2= 1.2×10-2m2 万米深处海水的压强为： p=ρgh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×104 m=108 Pa 脚背受的压力F=ps=108 Pa×1.2×10-2m2=1.2×106 N 一个成年人的质量约为60 kg，所受的重力 G=mg=60 kg×10 N/kg=600N 假设脚背所受压力的大小相当于n个成年人所受的重力，则 n=1.2×106 N/600N=2000（个） 估算结果表明，在万米深的海底，海水对脚背的压力确实相当于2000个人所受的重力。 探究三、连通器 1. 连通器 （1）连通器的概念：上端开口、下端连通的容器叫作连通器。注意连通器的特征：底部互相连通；容器上端都开口，与形状无关。 （2）连通器的特点 ①实验探究：如图乙所示，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。 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。发现当水静止时，两筒中水面总是相平。 甲 乙 ②连通器的特点：如果连通器内装有相同的液体，液体不流动时，连通器各部分容器中液面的高度总是相同的。 【想一想】为什么当液体静止时，连通器中各部分液面的高度总是相同的？ ③利用液体压强及力的平衡知识解释连通器的特点 如图所示，想象在连通器底部液体中有一个竖直方向的很薄的液片，我们用它作为研究对象。液片两侧受到的压力分别是F1和F2，液片静止时，由二力平衡条件可知F1=F2。设液体密度为ρ、液片面积为S、连通器两侧液面的高度分别为h1和h2。则 ρgh1S=ρgh2S ，由此可得h1=h2。 这表明当液体不流动时，连通器各部分容器中液面的高度总是相同的。 2. 连通器的应用 （1）茶壶：茶壶的壶身与壶嘴构成连通器，如果壶嘴太高，则倒不出水；如果壶嘴太低，则装不满水，如图所示。 （2）锅炉水位计：能通过观察水位计的玻璃管中的水位了解锅炉内的水位，如图所示。 （3）洗手间下水管：U形管存水弯头是一个连通器，正常使用时应充满水，阻碍下水道内的臭味从下水管进入洗手间内，如图所示。 （4）乳牛自动喂水器：储水槽与饮水槽构成连通器，水位不相平时水就能流动，使水槽内始终有水，如图所示。 （5）水塔的供水系统：水塔和自来水管道构成连通器，水塔中的水位比水龙头处高，打开水龙头时由于水位要保持相平，水便从水龙头处流出。 （6）过路涵洞：涵洞和两侧的水渠构成连通器，引水灌溉时，渠水从路面下面的涵洞穿过公路，如图所示。 3．船闸 【想一想】三峡大坝高185m，长2309.5m，是世界上最大的水力发电站，轮船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。 （1）船闸的基本构造：船闸由闸室和上、下游闸门以及上、下游阀门组成（见图）。 （2）船闸的工作过程 ①分析一艘轮船由上游通过船闸驶往下游的情况。 ②自行分析轮船由下游通过船闸驶往上游的情况。 （3）三峡船闸：三峡船闸总长1 621 m。是世界上最大的船闸。船只在船闸中要经过5个闸室使船体逐次升高（或降低）。每个闸室水位变化超过20 m，因而三峡船闸的闸门非常高大，其首级人字闸门每扇门高近40 m，宽近20 m，如果平放在地面上，有两个篮球场大。为此，三峡船闸的闸门足足有3 m厚，无愧是“天下第一门”。 【例题4】下列各图不属于连通器的是（　C　） A B C D 【详解】A．排水管的U形反水弯两侧水面与空气相通，中间底部相连通，是连通器；B．锅炉水位计，上端和锅炉炉身的上端都是开口的，底部是连通的，是连通器； D．茶壶的壶身与壶嘴都与大气连通，并且壶身和壶嘴底部相连通，是连通器。故ABD不符合题意；C．探究液体压强的实验装置上端开口，但底部不连通，不是连通器，故C符合题意。故选C. 【例题5】三峡大坝是我国的宏伟工程。 （1）船闸是利用_______的原理工作的。如图1是轮船开往下游时进入闸室后，欲到下游时的示意图，下一步应先打开______，再打开_____。（选填“阀门A”“阀门B”“闸门C”或“闸门D”） （2）如图2所示，大坝设计成了上窄下宽的形状，原因是_______。 【答案】（1）连通器，阀门B，闸门D；（2）液体压强随深度的增加而增大。 【详解】（1）船闸底部连通，左右两侧上端开口，是利用连通器原理工作的。如图轮船从上游进入闸室后，欲去往下游时，应先打开阀门B，使闸室内的水通过阀门流出，让闸室与下游的水面保持相平，再打开闸门D，让轮船驶入下游河道。 （2）三峡大坝设计成上窄下宽的形状，原因是：液体压强随着深度的增加而增大，底部河坝受到的压强大，宽厚的河坝能够承受较大的压强。 【归纳整理】 第2节 液体的压强 【精讲点拨】 1. 液体压强公式P＝ρgh是经过理论推导得出的，但具有普遍意义，可以计算任意液体在某一深度的压强。注意计算液体的压强也可以用p=F/S。 2. 液体内部压强压强的特点 （1）液体内部向各个方向都有压强，并且在同种液体相同深度处向各个方向的压强相等。 （2）液体内某点的压强只与液体的密度和该点的深度有关，与液体的质量、液体的体积、形状等因素无关。 3. 理解公式p=pgh中的深度h：深度是指研究点到自由液面的竖直距离，不一定是高度，做题时一定要分清所给数据是深度还是高度。 4. 比较液体压强大小的方法 （1）同种液体：深度相同，压强相等；深度不同，深度h越大，压强p越大。 （2）不同液体：深度相同，密度ρ越大，压强p越大；深度不同，根据p=pgh判断。 5. 连通器液面相平的条件：连通器里只有同种液体且液体静止。连通器里如果盛有两种不同液体时，液面不相平。各种连通器都是利用连通器的特点来实现自己的功能的。 【课堂练习】 1．如图所示，装有水的塑料袋底部发生了形变，这是因为水受到 力的作用，从而对塑料袋底部产生压强；若用手挤压袋子的侧壁，放手后塑料袋恢复原状，这是因为液体具有 性，所以对塑料袋侧壁也产生了压强：在水中不同位置的Ａ、Ｂ两点，受到水的压强较大的是点 处。 【答案】重力，流动，A。 【详解】将在塑料袋里的水，因为受到重力的作用，从而对支撑自己的塑料袋产生压力与压强。 由于水具有流动性，在外力的作用下容易改变形状；同时还能对各个方向产生压力与压强。在密度相同时，深度越大，液体产生的压强越大，因为A点的深度大，故A点水的压强大。 2. 如图所示，U形管一侧盛有煤油，另一侧盛有水（ρ煤油<ρ水），阀门关闭时，液面相平，此时该装置 （选填“是”或“不是”）连通器，当把阀门打开时，将会发现液体 （选填“向左流动”“不流动”或“向右流动”）。 【答案】不是，液体向右流动。 【详解】阀门关闭时，虽然两边液面相平，但其底部不连通，所以此时该装置不是连通器。 当把阀门打开时，该装置构成连通器，由于液体的压强与液体的密度和深度有关，在U形管中的水与煤油的深度相同时，由于水的密度大，所以水产生压强大于煤油产生的压强，部分水将经阀门流向右侧管内，直至两边的液体压强相等。 3．同种液体内部的压强随 的增加而增大。如图所示，容器中盛有水，则A处的深度是 cm，B处水产生的压强是 Pa（g取10N/kg）。 【答案】深度，0，2500。 【详解】液体压强与液体的密度和浸入液体的深度有关，同一深度，密度越大，液体压强越大。同种液体内部，深度越深，压强越大，所以同种液体内部的压强随深度的增加而增大。 由图可知，A处的深度是0cm。B处的深度h=30cm-5cm=25cm=0.25m 则B处水产生的压强 p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.25m=2500Pa 4. 用图所示的装置探究液体内部压强的特点，下列做法能使U形管两边液面高度差变小的是（　　） A．将金属盒在水中的位置上移 B．将金属盒在原位置转动180° C．将金属盒的位置向左移动 D．保持金属盒的位置不动，向杯中加入适量水 【答案】A 【详解】A．将金属盒在水中的位置上移，深度减小，压强减小，U形管两边液面高度差会减小，这是转换法，故A符合题意； B．将金属盒在原位置转动180°，只改变了方向，而未改变深度，压强应不变，U形管两边液面高度差不变，故B不符合题意； C．将金属盒的位置向左移动，金属盒的深度不变，U形管两边液面高度差不变，故C不符合题意； D．保持金属盒的位置不动，向杯中加入适量水，深度增加，压强增大，U形管两边液面高度差会变大，故D不符合题意。 故选A。 5．如图所示，A、B两个内径相同的玻璃管内盛有同种液体，当A管竖直，B管倾斜放置时，两管液面高度相同，下列说法正确的是（    ） A．A管中液体对管底的压强比B管中液体对管底的压强小 B．A管中液体对管底的压强比B管中液体对管底的压强大 C．A管中液体对管底的压强和B管中液体对管底的压强相等 D．A管中液体的质量比B中管中液体的质量大 【答案】C 【详解】ABC．A、B两个内径相同的玻璃管内盛有同种液体，液体的密度相同，两管液面高度相同，由p=ρgh可知，A管中液体对管底的压强和B管中液体对管底的压强相等，故C正确，AB错误； D．由图知，两玻璃管中液体的体积关系VA＜VB，内装同种液体，密度相同，根据m=ρV可知，A、B两管中液体的质量mA＜mB，即A管中液体的质量比B中管中液体的质量小，故D错误。故选C。 6. 小明在探究“液体压强的特点”实验中，进行了如图的操作： （1）实验前，应调整U型管压强计，使左右两边玻璃管中的液面 ；如果在使用压强计前，发现U型管中液面已经有高度差，应该通过 方法进行调节（请从下列选项中选择）。 A. 从U型管内向外倒出适量水    B. 拆除软管重新安装    C. 向U型管内加适量水 （2）甲、乙两图是探究液体压强与 的关系。 （3）要探究液体压强与盛液体的容器形状是否有关，应选择图中 两图进行对比。 （4）在图丙中，固定U形管压强计金属盒的橡皮膜在盐水中的深度，使金属盒处于向上、向下、向左、向右等方位，这是为了探究同一深度处，液体向 的压强大小关系。 【答案】（1）相平，B；（2）深度；（3）丙、丁；（4）各个方向。 【详解】（1）实验前，应使U形管两侧的压强相等，所以要使两侧液面相平。 若在使用压强计前发现U形管中有高度差，进行调节时，只需要将软管取下，再重新安装，这样U形管中两管上方的气体压强就是相等的（都等于大气压），当橡皮膜没有受到压强时，U形管中的液面就是相平的。故AC不符合题意；B符合题意。 （2）比较甲、乙可知，液体的密度相同，金属盒浸没的深度不同，因此，探究的是液体压强与深度的关系。 （3）图丙与丁中，同为盐水，深度相同，只有容器的形状不同，并且U形管中液面的高度差也相同，这说明：液体压强与盛放液体的容器形状无关。 （4）图丙中，固定U形管压强计金属盒的橡皮膜在盐水中的深度，使金属盒处于：向上、向下、向左、向右等方位，同为水，深度相同，只有金属盒的朝向不同，这是为了探究同一深度处，液体向各个方向的压强大小关系。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$