内容正文:
第十三讲 液体压强
新课标要求
探究并了解液体压强与哪些因素有关。
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考点一:液体压强及其计算
测量工具 微小压强计
检查气密性 使用前需检查装置是否漏气,用手轻轻按压几下橡皮膜,观察到U形管中的液体能灵活升降,则说明气密性良好。
压强规律 液体对容器底部和侧壁都有压强;液体内部向 都有压强,在同一深度,液体向各个方向的压强 ;液体的压强随深度的增加而 ;不同液体的压强与液体的 有关,在同一深度处,液体密度越大,压强越
产生原因 液体受到 且具有流动性
表达式 p= ,其中 表示液体的深度,是指从 沿竖直方向向下到研究点的距离(此公式既适用于液体压强,也适用于粗细和密度均匀的圆柱体、长方体和正方体等规则形状的固体;液体压强与液体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器形状等均 )
各个方向
相等
增大
密度
大
重力
ρgh
h
自由液面
无关
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考点二:连通器
1.定义:上端 、下部 的容器叫连通器。
2.原理:连通器里装同一种液体且液体 时,各容器的液面保持 。
3.应用:茶壶、锅炉水位计、乳牛自动喂水器、船闸等。
开口
连通
静止
相平
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考点一:液体压强及其计算
【典题1】(2024四川成都中考)在“探究液体内部的压强”实验中,实验现象如图所示,U形管内液面的高度差越大,表示探头所在位置的液体压强越大。下列说法正确的是( )
A.比较甲、乙两图可得出结论:在同种液体中,深度越深压强越大
B.比较甲、丙两图可得出结论:在不同液体中,深度越深压强越大
C.比较乙、丙两图可得出结论:液体密度越小,压强越大
D.比较甲、丙两图可得出结论:液体密度越大,压强越大
A
甲 乙 丙
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【横向拓展1-1】(密度不同)如图所示,放在水平桌面上的两个容器分别装有相同高度的纯水和盐水(盐水的密度较大),下列关于液体中a、b、c三点(其中b、c两点在同一水平面上)压强大小的关系说法正确的是( )
A.pa>pb>pc
B.pc>pb>pa
C.pb>pa>pc
D.pc>pa>pb
B
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【横向拓展1-2】(容器粗细不均匀)(2024四川广安中考)茶壶几乎是每家必备的常用器具。学习压强知识后,小淇想对家中的茶壶进行相关研究。她测得茶壶的质量为600 g,底面积为100 cm2,装入适量水后将它放在水平桌面上,测得水的深度如图所示,请你接着她的探究完成如下任务。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(1)求水对茶壶底的压强。
(2)若水对茶壶底的压力是茶壶对桌面压力的,则茶壶内水的质量为多少?(茶壶壁厚度不计)
解:水对茶壶底的压强p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.12 m=1.2×103 Pa。
解:由p=可得,水对茶壶底的压力F水=pS=1.2×103 Pa×100×10-4 m2=12 N。
由题意可知,茶壶对桌面的压力F壶===20 N,
茶壶的重力G壶=m壶g=0.6 kg×10 N/kg=6 N,
因茶壶对桌面的压力等于茶壶和水的重力之和,所以,水的重力
G水=F壶-G壶=20 N-6 N=14 N,
则水的质量m水===1.4 kg。
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通用通法
(1)液体压强公式p=ρgh适用于静止的液体和粗细与密度均匀的圆柱体、长方体、正方体等规则固体。
(2)h表示液体的深度,是指研究点到液体表面的竖直距离,单位为m。
(3)计算液体压强和压力的方法:
①一般情况:已知液体的深度,先计算压强p=ρgh,再计算压力F=pS;
②对柱状容器底的压强和压力:若已知液体的质量,可先由F=G液计算压力,再由p=计算压强。
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考点二:连通器
【典题2】下列应用实例,利用连通器原理工作的是( )
A.托盘天平
B.三峡船闸
C.拦河大坝
D.水银气压计
【横向拓展2-1】(连通器的应用——船闸)船闸是利用连通器的原理进行工作的。如图所示,上游一艘客轮准备通过船闸进入下游。客轮进入闸室前,应( )
A.关闭下游闸门D,打开下游阀门B
B.关闭下游闸门D,打开上游阀门A
C.打开下游闸门D,关闭下游阀门B
D.打开下游闸门D,关闭上游阀门A
B
B
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【横向拓展2-2】(连通器的有关计算)如图所示,两端开口的U形玻璃管竖直放置,底部水平端管道上装有一阀门,右侧管的横截面积是左管的2倍,当阀门关闭时,左、右管中的水面高度分别为h和2h,现将阀门打开,液面稳定时,左管水面上升的距离是( )
A.h
B.h
C.h
D.h
通用通法
(1)上端开口,底部相连通的容器叫连通器。
(2)船闸是根据连通器原理制成的。
(3)当连通器中装不同的液体时,液体静置后,界面两侧的压强相等,这也是测量液体密度的方法之一。
C
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实验:探究液体压强与哪些因素有关(课标要求必做实验)
【五步法过实验】
1.实验器材:U形管压强计、水、盐水、透明容器等。
2.实验装置:
3.实验步骤:
(1)控制探头在水中的 不变,改变探头的朝向,观察到U形管两侧液面高度差 。
(2)不断增加探头在水中的深度,观察到U形管两侧液面高度差 (选填“变大”或“变小”),经过多次实验,观察到同样的现象。
(3)将容器中的水换为盐水,保持探头在清水和盐水中的深度相同,观察U形管两侧液面高度差,在 (选填“盐水”或“水”)中的高度差大。
深度
不变
变大
盐水
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4.实验结论:
(1)同种液体内部的同一深度,液体向各个方向的压强 。
(2)同一液体,深度越深,液体内部的压强 。
(3)在深度相同时,液体的密度越大,压强 。
5.交流讨论:
(1)使用前,U形管压强计两侧液面不相平,应 。
(2)使用时,U形管压强计两侧液面不变化,应
。
相等
越大
越大
取下橡皮管重新安装
更换橡皮膜或重新连接与橡皮膜连接的
软管
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【针对训练】(2024天津中考)某小组想通过实验探究液体压强与哪些因素有关。老师提供的器材有压强计、大水槽、刻度尺及足量的水,实验时将压强计的探头放在水中,U形管左右两侧液面高度差的大小可以反映薄膜所受压强的大小,如图所示。
该小组同学利用上述器材进行实验,并在表中记录了实验获得的数据。
实验序号 探头浸入水中深度h/cm 探头朝向 U形管两侧液面高度差ΔH/cm
① 10 向上 9
② 15 向上 13
③ 20 向上 17
④ 15 向下 13
⑤ 15 向左 13
请你解答如下问题:
(1)分析表中 (填实验序号)三组数据可知:在液体内部的同一深度,向各个方向的压强都相等。
(2)分析表中①②③三组数据,可初步得出结论:在同种液体中, 。
(3)若在以上实验器材的基础上,再增加足量的食用盐,还可以探究液体压强与 是否有关。
②④⑤
深度越深,压强越大
液体密度
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