9.2 液体的压强 导学案-2024-2025学年人教版物理八年级下学期

9.2 液体的压强 （导学案） 【学习目标】 1. 经历探究液体压强的特点的实验过程，认识液体压强与液体深度和密度的关系，能准确陈述液体压强的特点。会利用液体压强的特点解释有关现象。 2. 能熟练写出液体压强公式，并能进行简单计算。 【学习重点】 液体压强的特点和液体压强的大小。 【学习难点】 应用液体压强特点和液体压强公式解决实际问题。 【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，向各个方向的压强大小 ；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 ，与浸入液体中物体的密度 （选填“有关”或“无关”）。 4．连通器 上端 、下端 的容器叫作连通器。特点是：当液体不流动时，连通器各部分容器中液面的高度总是 的。生活中常见的连通器，例如茶壶、锅炉水位计等它们都是利用连通器的特点来实现自己的功能的。请你再举一些连通器的实例： 、 等。 【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 有压强。 ③实验三：如图乙所示，将底部和侧壁套有橡皮膜的空塑料瓶竖直压入水中，观察橡皮膜的变化情况。 实验中竖直向下按压瓶子时，底部和侧壁的橡皮膜向瓶内凹，表明水内部向各个 都有压强。 甲 乙 （2）实验结论：液体内部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. 探究液体压强与哪些因素有关 【进行猜想】 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。 【实验器材】U形管压强计、盛水容器、硫酸铜溶液等。 （1）U形管压强计 ①作用：测量液体内部压强。 ②构造：观察图可知，液体压强计主要由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 法。 （4）压强计的使用，应注意三点 ①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。 ②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。 ③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。 【设计实验】 （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。 【实验步骤】 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，向各个方向的压强大小相等；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】 （1）探究中用到的方法 ①转换法：通过观察U形管两液柱的 来比较压强的大小。 ②控制变量法：探究液体内部的压强与方向的关系；探究液体内部压强与深度的关系；探究液体内部压强与液体密度的关系。 （2）U形管压强计只能比较压强的大小，不能测量压强的大小。 （3）探究液体的压强与液体质量的关系 【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。 【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】如图所示是用压强计“研究液体内部的压强”的实验装置。 （1）在使用压强计前，发现U形管左右两侧的水面有一定的高度差，如图甲，其调节的方法是 （选填“A”或“B”），使U形管左右两侧的水面相平； A．将右侧支管中高出的水倒出 B．取下软管重新安装 （2）比较图中的乙和丙图，可以得到：液体的压强与 有关。比较图中 两图，可以得液体的压强与液体密度有关。 探究二、液体压强的大小 1. 推导液体压强计算公式 用“理论推导法”推导。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）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。 （2）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。 （3）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。 （4）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。 【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。 学科网（北京）股份有限公司 $$