内容正文:
第九章 压强
9.2 液体的压强
★学习目标
1.认识液体压强的特点;
2.知道影响液体压强大小的因素;
3.会计算液体的压强。
前面我们学到的是固体的压强。固体对支撑它的物体有压强(水杯对桌面),液体内部有压强吗?
1.实验告诉我们,液体内部有压强,当压强增大到一定程度,袋子就会被撑破。
2.如图,液体能从容器开孔的侧壁流出,说明液体对侧壁有压强;喷泉能喷出水柱,说明液体内部也有压强。液体具有流动性,液体向各个方向都有压强。
一、液体压强的特点
1.如图甲,用橡皮膜堵住两端开口的玻璃管的一端,倒入水后,我们发现橡皮膜鼓出了,这说明液体底部有压强。
2.如图乙,用橡皮膜堵住侧壁开口的玻璃管,倒入水后,我们发现橡皮膜鼓出了,这说明容器侧壁有压强,也就是说液体内各个方向都有压强。
因为液体具有流动性,液体对容器底部和侧壁都有压强。
二、研究液体内部的压强
压强计工作原理:
手按在橡皮膜上时,手给橡皮膜一个压强,使橡皮膜向里凹进,缩小了橡皮膜内密封的空气的体积,气压变大,使U形管两边的液面左低右高。作用在橡皮膜上的压强越大,U形管两边液面的高度差也越大。
探究实验:
1.实验装置如图,把压强计放入液体中;
2.如图A,压强计在液体上部时,观察压强大小;
3.如图B,压强计在液体下部时,观察压强大小;
4.如图C,深度与B相同,改变压强计探头方向,观察压强大小
5.如图D,深度与B、C相同,观察压强大小
实验分析:
实验结论:
液体内部向各个方向都有压强,同种液体的同一深度,各方向压强都相同;深度越大,压强越大。液体压强与液体密度有关,同一深度,密度越大,压强越大。
三、液体压强的大小
压强公式:p=ρgh
其中,p—表示液体压强,单位帕斯卡(Pa);
ρ—液体密度,单位千克/立方米(kg/m3);
h—液体深度,单位米(m);
g—物理常数(当地重力与质量之比),单位牛顿/千克(N/kg)
【学以致用】
1.在水平桌面上放着一个玻璃杯,水面距杯底10cm,水的质量是0.13kg,玻璃杯重0.5N,玻璃杯的底面积是,求:
(1)水对杯底部的压强。
(2)杯子对桌面的压强。取g=10N/kg
解:(1)根据公式p=ρgh,即可求出水对杯底的压强为:
(2)杯子对桌面的压强为杯和水总重力产生的,压强为:
2.如图所示,质量和底面积都相同的两个容器,分别装有质量和深度均相等的甲、乙两种不同的液体。下列说法正确的是( )。
A. 甲液体的密度小于乙液体的密度;
B. 两容器对桌面的压强大小相等;
C. 两容器底部所受液体的压强大小相等;
D. 两容器底部所受液体的压力大小相等
四、连通器
定义:上端开口,下端连通的容器。
如甲图所示。三峡船闸、养殖场自动给水系统、锅炉水位计
甲图 乙图 丙图 丁图
连通器特点:1.底部互相连通;2.容器上端都开口;3.与形状无关。
实验步骤:把两个注射器筒用胶管连接,拔去活塞,做成一个连通器,在连通器中加水,保持一个筒不动,使另一个筒升高、下降或倾斜,待水面静止时观察两筒中水面高度。
连通器中的水在不流动的时候,尽管三个容器的粗细形状不同,各个容器中的水总是相平的。
◎连通器的应用
船闸
(1)打算从上游往下游运动 (2)往闸室注水,直至与上游液面相平
(3)通过闸门进入与闸室 (4)闸室放水,直至与下游液面相平
(5)通过下游闸门,穿过大坝
【学以致用】
1.在图示几种情况中,哪一个不是连通器( )
2.如图所示,甲、乙两容器间有一斜管相通,中间有阀门K控制,容器中都装有水,且两容器中水面相平,打开阀门K后( )
A.水将从甲流到乙; B.水将从乙流到甲;C.水不会流动
3.在烧杯内装适量的水,把一木块慢慢地放入水中,水未溢出,当木块静止时,水对杯底的压强比原来的压强( )
A.大 B.小 C.相等 D.无法确定
4.如图所示的容器中,水深度为7h,A点距水面深度为h,B点离容器底部的高度为h,则水在A点和B点产生的压强pA、pB之比为 ( )
A.1:1 B.1:7 C.1:6 D.6:7
5.一试管中装有某种液体,在试管处于图中所示的甲、乙、丙三个位置时,管内液体质量保持不变,则试管底部受到的液体压强( )
A.甲位置最大 B.乙位置最大 C.丙位置最大 D.三个位置一样大
第四题图 第五题图
6. 两个质量相同,底面积相同,但形状不同的容器放在水平桌面上,其内分别装有甲、乙两种液体,它们的液面在同一水平面上,如图,若容器对桌面的压强相等,则两种液体对容器底的压强( )
A.一样大 B.甲最大 C.乙最大 D.无法判断
7. 两个足够高、底面积不同的圆柱形容器中分别盛有质量相等的甲、乙两种不同液体,如图所示(S甲>S乙)。若两容器中注入的甲、乙两种液体高度相等,则以下关于液体的密度ρ甲、ρ乙及此时液体对容器底部压强p甲、p乙的判断正确的是( )
A.ρ甲>ρ乙,p甲>p乙 B.ρ甲>ρ乙,p甲<p乙
C.ρ甲<ρ乙,p甲>p乙 D.ρ甲<ρ乙,p甲<p乙
第六题图 第七题图
【基础知识•过关检测】
1甲、乙是两个鱼缸里面大小一样的鱼,它们趴在水底争论不休。它们谁说得对呢?( )
A.甲说:我的鱼缸大、水多,所以我受到的压强大
B.乙说:我上面的水深,所以我受到的压强大
C.甲说:我这儿的水多,所以我受到的压力大
D.乙说:别争了,咱俩受到的压强一样大
2.如图所示,小明用此容器来做“探究液体压强是否跟深度、液体的密度有关”的实验。则下列现象中符合事实的是( )
3.当容器中的液体不流动时,A、B、C、D各点的位置如图所示,则各点的压强pA___pB、pC______pD。(选填“>”“<”或“=”)(ρ盐水=)
4.我国自主研制的坦克,它具有潜渡功能。当坦克潜入水中,顶部舱门离水面5 m深时,舱门受到水的压强为(ρ水=,g取10 N/kg)( )
A. Pa B. Pa C. Pa D. Pa
5.如图是某拦河大坝的截面示意图。则A点受到水的压强是(g取10 N/kg) ( )
A.Pa B.Pa C. Pa D. Pa
6.如图,A、B两容器中装有同一液体,且液面高度相同,a点的压强小于b点的压强,当A、B间的阀门打开时,下列说法中正确的是 ( )
A.液体由A流向B
B.液体由B流向A
C.液体在A、B间来回流动
D.液体静止不动
7.(多选)将未装满水且密闭的矿泉水瓶,先正立放置在水平桌面上,再倒立放置。如图所示,两次放置时,水对瓶底和瓶盖的压强分别为pA和pB,水对瓶底和瓶盖的压力分别为FA和FB,则 ( )
A.pA>pB B.FA=FB C.pA<pB D.FA>FB
8.如图所示,船闸的阀门A打开,上游和闸室组成_______,闸室水位_______(选填“上涨”或“下降”),待上游和闸室水位相平时,打开闸门,船只可以从上游进入闸室;拦河大坝修成“上窄下宽”的形状是因为液体的压强随深度的增加而_______(选填“增加”或“减小”)。
9.如图所示,将两端开口的玻璃筒下端扎上橡皮薄膜,竖直插入盛有水的烧杯中,橡皮薄膜向内凹进,此现象可证明液体______________,然后向玻璃筒内缓慢注入某种液体,当橡皮薄膜变平时,测得橡皮薄膜在水中的深度为8 cm,筒内液体的深度是10 cm,则筒内液体的密度是______________。(g=10 N/kg,)
10.如图,a、b、c、d为某液体内部的四个点,它们刚好位于竖直平面内一长方形的四个顶点,液体在a、b、d三点的压强以及长方形的边长已在图中标注,则c点的液体压强沿________(填“竖直”或“各个”)方向,大小为________kPa,该液体密度为________,a点的深度为________m。(g取10 N/kg)
11.一平底薄壁玻璃杯放在50 cm2的水平桌面上,内装150 mL的水,杯子与桌面的接触面积是10 cm2,水深如图,(g=10 N/kg,ρ水=)求:
(1)水对杯底的压力;
(2)若桌面所受玻璃杯的压强是Pa,求玻璃杯的质量。
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