第3节 压强 第3课时（培优教学课件）科学浙教版2024八年级上册

第3节 压强 （第3课时） 浙教版八年级科学上册 第2章 力与空间探索 学习目录 液体压强 1 液体压强的计算公式 2 学习目标 科学观念 科学思维 探索实践 态度责任 理解液体内部有压强，知道影响液体内部压强的因素和液体内部压强的特点，建立完整 的科学观念。 感知液体压强是一种客观存在，能利用液体压强特点来解释相关的现象 通过探究实践获得测液体压强的方法 培养实事求是的科学态度。 课堂导入 “同学们，你们有没有注意到，为什么深海潜水员需要穿着厚重的潜水服？如果他们直接潜到深海会发生什么？” “为什么大坝的底部总是比顶部更宽？难道设计师只是为了让它看起来更稳固吗？” “这些现象背后，其实都隐藏着一个物理概念——液体压强。今天我们就来揭开它的神秘面纱！” PART 01 液体压强 新知讲解 静止在桌面上的水杯，对支承它的桌面有压力，因而对桌面有压强。那么,杯中的水对杯底有压强吗? 一、液体压强 1.如图2.3-7甲所示，在一根两端开口的玻璃管的下端蒙上橡皮膜，将水注入管内至约1/3处，橡皮膜的形状有什么变化?再将水注入管内至约2/3处，橡皮膜的形状又有什么变化?比较两次橡皮膜的变化情况，可以说明什么? 图2.3-7甲 将水注入管内1/3处时橡皮膜向下凸出，将水注入管内约2/3 处时橡皮膜向下凸出更明显。 说明：液体对容器底部会产生压强，液体的深度越大，压强越大 2.如图2.3-7乙所示，在一个玻璃容器侧壁的出水口处蒙上橡皮膜，将水注入容器内至约1/3处，橡皮膜的形状有什么变化?再将水注入容器内至约2/3处，橡皮膜的形状又有什么变化?比较两次橡皮膜的变化情况，可以说明什么? 图2.3-7乙 将水注入管内1/3处时橡皮膜向外凸出，将水注入管内约2/3 处时橡皮膜向外凸出更明显。 说明：液体对容器侧面会产生压强，液体的深度越大，压强越大 3.如图2.3-8所示，在一根两端开口的玻璃管的下端蒙上橡皮膜，再将玻璃管竖直插入烧杯的水中，使下端距离1/4水面深度处，橡皮膜的形状有什么变化? 竖直玻璃管下端插入水下1/4 时，橡皮膜向内凸出 实验表明，液体对容器的底部、侧壁都会产生压强，液体内部也存在压强。如果你去游泳，当水面到达胸部时，就会感到胸闷，这正是水的压强引起的。 一、液体压强 液体内部压强的大小可以用压强计来比较。 原理：当压强计金属盒上蒙的橡皮膜受压时，U形玻璃管左、右两管内的液面就会出现高度差。橡皮膜承受的压强越大，两管内液面的高度差越大。利用压强计，我们可以方便地探究液体内部压强的特点。 一、液体压强 探究液体内部压强的特点 提出问题：液体内部压强的大小跟哪些因素有关? 做出猜想：液体内部压强大小与深度有关，液体内部同一深度各个方向的压强相同。 探究液体内部压强的特点 实验原理：当压强计金属盒上的橡皮膜没有受到压强时，U形管两侧的液面相平；当金属盒上的橡皮膜受 到压强时，U形管两侧液面便出现高度差，压强越大，液面高度差就越大 探究液体内部压强的特点 实验原理：当压强计金属盒上的橡皮膜没有受到压强时，U形管两侧的液面相平；当金属盒上的橡皮膜受 到压强时，U形管两侧液面便出现高度差，压强越大，液面高度差就越大 探究液体内部压强的特点 动手实验： 1.控制液体的密度与金属盒在液体中的深度都相同，改变金属盒的方向 现象分析: U形管两侧液面的高度差不变， 即液体内部的压强不变，说明同一深度液体内部压强的大小与方向无关 探究液体内部压强的特点 动手实验： 2.控制液体的密度与金属盒在液体中的深度都相同，改变金属盒的方向 现象分析: 金属盒所处的深度越大，U形管两侧的液面高度差越大，即液体内部的压强越大 探究液体内部压强的特点 动手实验： 3.控制液体的密度与金属盒在液体中的深度都相同，改变金属盒的方向 现象分析: 液体的密度变大，U形管两侧的液面高度差变大，即液体内部的压强变大 实验结论： (1)液体内部各处都有压强； (2)同种液体在同一深度处，液体向各个方向的压强相等； (3)液体内部的压强随深度的增加而增大； (4)不同的液体在同一深度产生的压强大小与液体的密度有关，液体的密度越大，压强越大 注 意 1.探究液体内部的压强跟哪些因素有关时用到了控制变量 法； 2.用压强计的两玻璃管内液面的高度差的大小表示压强的大 小，将抽象的问题转换为直观、形象的问题，这种研究问题的方法叫作转换法。 一、液体压强 科学·技术·工程 深海载人潜水器 科学·技术·工程·环境 为了下潜到海洋的更深处，科学家们研制了各种抗压的潜水器。深海载人潜水器是深海科学考察和资源勘探最基本的作业装备，图2.3-10为蛟龙号载人潜水器。 科学·技术·工程 深海载人潜水器 科学·技术·工程·环境 2012年6月，蛟龙号载人潜水器在马里亚纳海沟创造了下潜7062米的中国载人深潜纪录，是世界同类作业型潜水器最大下潜深度纪录。图2.3-11为我国研发的万米载人潜水器—奋斗者号。 科学·技术·工程 科学·技术·工程·环境 2020年10月27日，奋斗者号载人潜水器在马里亚纳海沟成功下潜突破1万米，达到10058米，创造了中国载人深潜的新纪录。截至2021年12月5日，奋斗者号载人潜水器已经完成了21次万米深潜任务。虽然海底的环境很恶劣，但是奋斗者号载人潜水器不断突破万米深潜纪录，说明了我国在深潜方面的技术已经非常先进、成熟。 课堂练习 小明做“探究液体的压强”实验时得到的几 组数据如下表。 根据表中的数据，请回答下列问题： (1)比较序号为 的三组数据，可得出结论：同种液体在同 一深度处，液体向各个方向的压强都相等。 (2)比较序号为3、4、5的三组数据，可得出结论： 。 (3)比较序号为 的两组数据，可得出结论：在同一深度 处，不同液体的压强与液体的密度有关。 序号 液体 深度/cm 橡皮膜方向 压强计左右液面高度差/cm 1 水 5 朝上 4.9 2 水 5 朝下 4.9 3 水  5 朝侧面 4.9 4 水 10 朝侧面 9.8 5 水 15 朝侧面 14.7 6 酒精 15 朝侧面 11.8 课堂练习 【答案】(1)1、2、3 (2)液体内部的压强随深度的增加而增大 (3)5、6 【解答】(1)要得出“同种液体在同一深度处，液体向各个方向的压 强都相等”的结论，就要控制同种液体且深度相同，改变橡皮膜的 方向，故要比较序号为1、2、3的三组数据。(2)比较序号为3、4、 5的三组数据可得，同种液体，深度增加，压强计左、右液面的高度 差增大，即压强增大，说明液体内部的压强与深度有关，深度越 大，压强越大。(3)探究液体的压强与液体密度的关系时，要控制 深度相同，改变液体的密度，即液体不同，故比较序号为5、6的两 组数据 。 PART 02 液体压强的计算公式 新知讲解 1.液体压强的计算公式 如图所示，在容器中装有密度为p 的液体，要计算液 体在深度为h 处的压强p, 因为液体压强与深度和液 体密度有关，所以可以在液体中取底面积为S、高 为h 的一个棱柱形(或圆柱形)液柱为研究对象。这种研 究科学问题的方法称为建模法。 二、液体压强的计算公式 1.液体压强的计算公式 当液体静止时，这个液柱也处于静止状态。根据二力平衡条件 知，液柱底面所受的竖直向上的压力F 与液柱的重力G 是一对平 衡力，即F=G 。 又F=pS,G=mg=pVg=pShg, 因此有pS=pShg。 所以深度为h 处的液体产生的压强为p=pgh。 也可按下列步骤推导： (1)液柱对底面的压力 F′=G=mg=Vg=Shg; (2)液柱对底面的压强: P=gh，即p=gh。 二、液体压强的计算公式 2.对液体压强公式的理解 (1)凡是液体产生的压强，都可用公式p=gh 来计算和讨论。 (2)应用公式p=gh 时，各个物理量的单位都应统一为国际单位 制单位。 的单位一定要用kg/m³,h 的单位要用m, 计算出的压强单位才是Pa。 二、液体压强的计算公式 2.对液体压强公式的理解 (3)在液体压强公式p=gh 中，h 表示深度。判断出h 的大小是 计算液体压强的关键。如图所示，A 点的深度h1=30 cm=0.3m,B 点的深度h2=40cm=0.4m,C点的深度h3=50cm=0.5m,D 、E 两点的深度都是h4=15cm=0.15m,F 、G 两点的深度都是 h5=15+35cm=50cm=0.5m。 二、液体压强的计算公式 2.对液体压强公式的理解 (4)液体压强的计算公式p=pgh, 此公式变形为，在已知液体的密度、深度、压强三个物理量中的任意两个量时， 可通过公式计算第三个量。 二、液体压强的计算公式 辨析比较 二、液体压强的计算公式 压强的定义式 和液体压强公式p=gh 的区别与联系。 压强的定义式 液体的压强公式p=gh 区 别     适用范围 普遍适用 一般适用于液体 决定因素 压力和受力面积 液体的密度和深度   计算顺序 先计算压力，后计算压强(利用 ） 先计算压强(利用p=pgh), 后计算压力(利用F=pS)   联系 (1)液体的压强公式p=gh是根据液体的特点，利用定义式推导出来的。(2)在特殊情况下，用公式和p=gh均可计算竖直 放在水平面上的固体对水平面的压强，这里所说的特殊情 况，是指该固体为质地均匀、上下粗细一致的柱体(如圆 柱、棱柱等);此时，指该固体的密度，h指该固体的高度。 (3)对于其他不规则容器，计算液体的压强一定要用 公式p=gh,否则会出现错误 3.液体对容器底部的压力和液体重力的关系 二、液体压强的计算公式 容器类型 容器底部受到液体 压力的定性分析 容器底部受到液体 压力的定量分析   由于液体所受重力的方向是竖直 向下的，可以认为柱形容器中液 体的重力全部压在了容器底部， 所以F=G液 液体对容器底部的压力F=pS=ghS =gV柱= G液，即F=G液     在口大底小的扩口容器中，虚线外那一部分液体的重力作用在倾斜的侧壁上，作用在容器底部的压力只等于以容器底面积大小形成的液柱的重力，所以F<G液 液体对容器底部的压力 F=pS=pg hS=pgV柱=G柱，即F=G柱<G液，即F<G液<G柱指以容器底面积大 小形成的液柱的重力)         口小底大的缩口容器侧壁会受到 液体向上的压力，因为物体间力 的作用是相互的，所以侧壁不但 不起支持液体重力的作用，反而 给液体施加了一个向下的压力， 于是容器底部不但要承受液体的 重力，还要承受侧壁对液体施加 的向下的压力，所以F>G液 液体对容器底部的压力F=pS=pghS=pgV柱=G柱，即F=G柱>G液，即F>G液(G柱指以容器底面积大小形成的液柱的重力) 课堂练习 如图，甲、乙、丙是三个质 量和底面积均相等的容器，若容器中都装入 等质量的水(水不溢出),三个容器底部受到的水的压强（ ） A.甲最大 B. 乙最大 C.丙最大 D.一样大 【答案】A 【解答】三个容器装入相同质量的水，因容器的底面积相等，所以， 三个容器内水的深度关系为h甲 >h乙 >h丙，由p=gh 可知，容器 底部受到水的压强关系为 p甲>P乙>P丙。 PART 03 课堂总结 课堂总结 PART 03 练习与应用 如图，往柱状容器内注入一定量的水，可观察到橡皮膜向外凸起，要使橡皮膜凸起程度更加明显，以下方法可行的是（已知：ρ酒精＜ρ水）（　　） A．将水换成等体积酒精 B．往容器中增加水量 C．换成横截面积更大的容器 D．转动容器使侧孔朝左 练习与应用 练习与应用 【答案】B 【解答】A、将水换成等体积酒精，由于容器的底面积相同，则液面的深度相同，橡皮膜所处的深度不变，由于酒精的密度小于水的密度，根据p=ρgh可知，压强会变小，橡皮膜凸起程度减弱，故A不符合题意； B、往容器中增加水量，橡皮膜所处的深度增加，根据p=ρgh可知，压强会变大，橡皮燥凸起程度变大，故B符合题意； C、换成横截面积更大的容器，液体的体积不变，根据V=Sh可知，液面深度会减小，根据p=ρgh压强会变小，橡皮膜凸起程度减弱，故C不符合题意； D、转动容器使侧孔朝左，橡皮膜所处的深度不变，液体密度不变，则压强不变，橡皮膜凸起程度不变，故D不符合题意。 故选：B。 如图所示，一只盛有水的瓶子，瓶口用橡胶塞塞紧，橡胶塞的中央插入一根两端开口的直玻璃管，管内水面如图所示。如果分别将塞在瓶壁上a,b两个小孔上的塞子拔掉，下面哪种情况会出现（　　） A．a孔有水射出，b孔没有水射出 B．b孔有水射出，a孔没有水射出 C．a,b两孔都有水射出 D．a,b两孔都没有水射出 练习与应用 练习与应用 【答案】B 【解答】设玻璃管内水位处为c处，瓶内密闭空气的压强为P。 在拔掉塞子前，玻璃管内的水由于受到大气压的作用，和瓶内的压强达到平衡状态； 而瓶内c处受到的压强为 瓶内密闭气体的压强和c处液体压强的和，即Pc=P大气压=P+ρ水ghc； 而a处的压强，Pa=P+ρ水gha＜P+水ghc=Pc=P大气压， 同理，可知：Pb=P+ρ水ghb＞P+水ghc=P大气压； 因此拔掉塞子a、b后，a处压强小于大气压，会吸入空气，而b处压强大于大气压，会喷出水来。 故选：B。 如图所示，在探究液体压强特点的过程中，将微小压强计的金属盒放在水中，下列做法能够使压强计U形管两边液面的高度差减小的是（　　） A．将压强计的金属盒放在同样深度的食盐水中 B．将压强计的金属盒向下移动一段距离 C．将压强计的金属盒在原位置转动180° D．将压强计的金属盒向上移动一段距离 练习与应用 练习与应用 【答案】D 【解答】A、将探头放在食盐水中的同样深度处，液体的密度变大，橡皮膜受到的压强变大，U形管两边液面的高度差变大，故错误； B、将探头向下移动一段距离，深度变大，橡皮膜受到的压强变大，U形管两边液面的高度差变大，故错误； C、液体内部在同一深度不同方向的压强是相等的，将压强计的探头在原处转动180°不会影响压强的大小，故错误； D、将探头向上移动一段距离，深度变小，橡皮膜受到的压强变小，U形管两边液面的高度差减小，故正确； 故选：D。 PART 04 提升训练 在学习液体压强的相关知识后，小科做了如下实验：在一个两端开口的玻璃管下端扎上橡皮膜，把它竖直按入水中使橡皮膜处于水面下10cm处。再往玻璃管内注入酒精至10cm处，此时橡皮膜会上凸还是下凹？并解释橡皮膜出现此现象的原因。（已知酒精的密度为0.8×103kg/m3） 提升训练 【答案】上凸；由题知，橡皮膜所处水的深度和玻璃管内酒精的深度相同，但酒精的密度小于水的密度，根据p=ρgh可知，橡皮膜上面受到酒精的压强小于其下方受到的水的压强，所以橡皮膜将上凸。 $$