第4节 液体压强（第2课时）（教学课件）物理新教材沪科版（五四学制）八年级下册

该初中物理课件聚焦液体压强大小计算、连通器原理及液体对容器底部压力分析，通过三峡大坝轮船通行问题导入，衔接液体压强基础概念，搭建从现象到公式推导再到应用的学习支架。 其亮点在于融合《模拟帕斯卡裂桶实验》等视频资源辅助科学探究，运用理论推导法和理想模型法培养科学思维，结合“奋斗者号”深潜、三峡船闸等实例深化物理观念。学生能提升分析能力，教师可借助丰富资源优化教学效率。

第6章 密度与压强 八年级下册•沪科版 五四•学制 大型客机是重要的现代交通工具，C919 大型客机是我国首次按照国际通行适航标准自行研制、具有自主知识产权的喷气式干线客机，彰显我国工业技术的整体水平。飞机的研制涉及材料的密度和流体的压强等问题。本章我们将学习密度和压强的相关知识。 通过本章内容的学习，你将了解液体压强和大气压强，理解密度和压强等基本概念，知道流体压强与流速的关系；学会测量固体和液体密度的基本方法；经历探究影响液体压强因素的过程；了解密度与压强知识在日常生活中的具体应用；初步建立物质观念。 第4节 液体压强（第2课时） 致老师同学 视频资源 制作 ppt所用视频资源根据教学内容进行精选，均进行了 高质量编辑，故资源比较大，课件大小约150MB. 视频资源 清单 ①视频观赏——《模拟帕斯卡破桶实验》 ②视频讲解——《认识连通器》 ③视频讲解——《认识连通器》 ④视频讲解——《认识连通器》 ⑤视频讲解——《三种常见容器中液体产生的压力》 ⑥课堂总结——《液体的压强》 第4节 液体压强（第2课时） 导入新课 你知道轮船是怎样通过三峡大坝的吗? 我国长江三峡水利枢纽工程举世闻名。三峡大坝蓄水后的上下游水位差最大可达 40 层楼的高度。 第4节 液体压强（第2课时） 液体压强的大小 01 连通器 02 分析液体对容器底部的压力 03 课堂总结 04 课堂练习 05 目录 第4节 液体压强（第2课时） 一、液体压强的大小 第4节 液体压强（第2课时） 一、液体压强的大小 h S h 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。 研究方法——“理论推导法”。是物理学中一种重要的研究方法. 1. 推导液体压强计算公式 一、液体压强的大小 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=F/S = ρgSh/S=ρgh 因此，液面下深度为h处液体的压强为 S h 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。 p=ρgh 一、液体压强的大小 2. 理解液体压强公式 p=ρgh （1）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。 一、液体压强的大小 （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50cm，A点的深度为30cm。 20cm 50cm A A点的深度为_____cm 30 深度h A 深度h 一、液体压强的大小 （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。 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? 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。 甲 乙 一、液体压强的大小 （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，桶里的水从裂缝中流出来，你能解释这个现象吗？ 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，能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、重力等无关。 一、液体压强的大小 视频观赏——《模拟帕斯卡破桶实验》 一、液体压强的大小 【例题1】如图所示，液体在a、b、c三处产生的压强的说法正确的是（　　） A．a、b两点的压强相等 B．c点压强比b点压强大 C．b、c两点的压强相等 D．a点向下的压强比向上的压强大 【解析】A．由图知，在纯水中，ha<hb，根据p=ρgh可知pa<pb，故A错误； BC．由图知，hb<hc，根据p=ρgh及ρ水<ρ盐水可知pb<pc，故B正确，C错误； D．液体内部向各个方向都有压强，在同一深度，向各个方向的压强相等，所以a点向下压强和向上压强相等，故D错误。故选B。 B 一、液体压强的大小 【例题2】2020年11 月10日，我国的“奋斗者号”全海深载人潜水器在马里亚纳海沟深度为10 909 m 处成功坐底。此时“奋斗者号”钛合金耐压外壳底部承受海水的压强大约为多少？相当于一个手掌承受质量为多少的物体所产生的压强？（假设一个手掌的面积S = 0.015m2，海水是均匀的，海水密度ρ = 1.03×103 kg/m3） 一、液体压强的大小 【解析】在马里亚纳海沟深度h = 10 909 m处，“奋斗者号”钛合金耐压外壳底部承受海水的压强 p=ρgh=1.03×103 kg/m3×9.8N/kg×10909 m=1.1×108 Pa 若要产生同样大的压强，面积S = 0.015 m2的手掌上受到物体的压力 F=ps=1.1×108 Pa × 0.015 m2=1.65×106 N 根据题意，物体所受重力G等于物体对手的压力F，故物体的质量 可见，“奋斗者号”载人潜水器在万米深海处承受的压强非常巨大，相当于一个手掌承受了约3 000 个中学生所产生的压强。 第4节 液体压强（第2课时） 二、连通器 二、连通器 （1）连通器概念：在物理学上，把几个底部相通，上部开口或相通的容器叫做连通器。 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。 1. 连通器 实验用连通器 自制连通器 U型管连通器 二、连通器 （2）连通器的特点 ①实验探究 如图所示，将一个漏斗与一根玻璃管下端用橡皮管连在一起，管中注入适量的水，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。发现在连通器中加水，当水静止时，两筒中水面总是处于同一水平面。 二、连通器 ②连通器的特点 在注入同一种液体后，当液体静止时，连通器各部分中的液面一定处于同一水平面。 注意液面相平的条件：连通器中只有一种液体；液体不流动。 二、连通器 为什么连通器内只装一种液体且静止时各部分液面总是相平的？ ①研究方法：“理想模型”法。 如图所示，设想在U形管连通器的底部有一“液片”AB，以该“液片”为研究对象。该“液片”把液体分为左、右两部分，该液片要受到两边液体的压力。 （3）解释连通器特点 二、连通器 F左 F右 液体静止，液片处于平衡状态 水平方向，液片 受力平衡 F左=F右 得出h左=h右，液片 两侧液柱高度相等 h右 h左 ρgh左S=ρgh左S ②连通器液面相平原理 各容器中液面 的高度相同 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h左和h右. 二、连通器 视频讲解——《认识连通器》 二、连通器 2 . 连通器的应用 （1）茶壶 茶壶的结构是上端开口，下部连通，构成一个连通器，因此是利用连通器特点工作的。 根据同种液体，在液体不流动时连通器内各容器的液面总是保持相平可知，当壶内盛满水，从水面茶嘴位置就可以倒出来了。 二、连通器 工业储液容器外面的液位计也叫水位计，是用来观察液位高低的。储液容器是一个大容器，水位计是一个小容器，两个容器构成一个连通器，当将两者连通后，水位必定在同一高度上，所以水位表上显示的水位高度是储液容器的实际水位。 （2）工业储液容器外面的液位计 二、连通器 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。 （3）洗手间下水管 二、连通器 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。 （4）乳牛自动喂水器 在牲畜饮水时，饮水槽里面的水位下降，储水槽里的浮球随之下降。通过杠杆使阀门向上升起，使水从水管中流出，补充进水槽中。 当水槽里水面升高时，浮球也随之升高，通过杠杆带动阀门下降，关闭阀门，使水停止流入水槽。 二、连通器 （5）船闸 想一想 三峡大坝横断江底，高185米，长2309.5米，是世界上最大的水力发电站，但也带来了航运方面的问题，那万吨巨轮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，下面我们一起看看轮船是怎样“翻过”大坝的。 二、连通器 ①船闸的基本构造 上游闸门、下游闸门、上游阀门、下游阀门、闸室（相当于蓄水池）。 二、连通器 ②船闸的工作过程 如图所示。当上游船只到达时，打开上游阀门，闸室与上游水道构成了一个连通器，上游的水进入闸室； 待闸室与上游水画相平，先打开上游闸门，让船进入闸室，再关闭上游阀门和闸门。按照同样的程序操控下游阀门和闸门，就可以让船只平稳驶到下游。 想一想：船只从下游驶往上游，应该如何操控各个阀门和闸门? 二、连通器 视频讲解——《轮船如何过船闸》 二、连通器 视频讲解——《连通器在生活中的应用》 二、连通器 五级船闸示意图 ③长江三峡的连续阶梯式船闸 我国长江三峡水利枢纽工程举世闻名。三峡大坝蓄水后的上下游水位差最大可达40层楼的高度。为保障船舶顺利通行，工程技术人员设计了阶梯式船闸和电梯式船闸两种，让“大船爬楼梯，小船乘电梯”。图所示是双线五级连续阶梯式船闸。 二、连通器 【例题3】连通器在日常生活、生产中有广泛的应用，如图所示事例中利用了连通器原理的是（ ） A．①② B．③④ C．①③④ D．①②③④ 【解析】过路涵洞、洗手间下水管、船闸都是利用了连通器的原理；拦河大坝上窄下宽，因为下面受到水的压强大，应用的是液体压强的原理。图中利用了连通器原理的是①③④，故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。 C 二、连通器 【例题4】如图所示，三峡水利枢纽工程举世闻名，上下游水位差可达到113m。为了让船只通行，设计了图示的船闸。已知水对阀门A左、右侧的压力分别为F1、F2，则根据图示情景，比较F1、F2的大小，F1 F2。打开上游闸门B，此时上游和闸室形成一个 。船只从上游驶入闸室，船只进入闸室后，想驶入下游，正确的操作步骤顺序是 。 ①打开阀门A　　②关闭阀门B　　③船只通过 连通器 小于 ②①③ 二、连通器 【解析】阀门A左侧水的深度小于右侧水的深度，且水的密度相同，所以左侧水的压强小于右侧水的压强。又因为压力F=pSA，则左侧的压力小于右侧的压力。 连通器是上端开口、底部相连通的容器。当打开上游闸门B时，上游和闸室上端开口，底部相连通，符合连通器的特点，此时上游和闸室形成一个连通器。 船只从上游驶入闸室后，想驶入下游，首先要关闭阀门B，防止上游的水继续流入；然后打开阀门A，使闸室和下游构成连通器，闸室内的水会流向下游，当闸室和下游水位相平时，船只就可以通过，所以正确顺序是②①③。 三、分析液体对容器底部的压力 第4节 液体压强（第2课时） 三、分析液体对容器底部的压力 1. 液体对容器底的压力与容器形状的关系 如图所示，放在水平面上的三个不同形状的容器，它们的底面积S相同，并装入同种液体(密度为ρ)，液面高度h相同。 液面高度h相同，根据p=ρgh可知，三个容器底部所受液体的压强相同： p甲=p乙=p丙 （1）比较液体对容器底部的压力大小。 F甲=F乙=F丙 h 根据F=pS可知，三个容器底部所受液体的压力相同： 三、分析液体对容器底部的压力 由图可知，液面高度相同，底面积S相同，故液体的体积关系为： V甲˃V乙˃ V丙 根据G=mg=ρVg可知，三个容器中液体的重力关系： G甲˃G乙˃ G丙 （2）比较液体的重力大小 h 三、分析液体对容器底部的压力 ①分析柱形容器： 液面高度为h，底面积为S，液体的密度为ρ。 液体对容器底部的压强为p=ρ液gh液； 液体对容器底部的压力为 F=pS =ρ液gh液S液=ρ液gV液=m液g =G液 （3）液体对容器底部的压力与液体的重力大小 S h 即：在柱形容器中，液体对容器底部的压力与液体的重力大小相等。 三、分析液体对容器底部的压力 ②分析口大底小的容器： 液面高度为h，底面积为S，液体的密度为ρ。 液体对容器底部的压强为p=ρ液gh液。 S h 液体对容器底部的压力为 F=pS =ρ液gh液S液=ρ液gV柱体=m柱体g =G柱体 G柱体等于以其底面积大小形成的液柱的重力大小（图中红色标记部分），小于液体的总重力。 所以，在口大底小的容器中，液体对容器底部的压力小于液体的重力。 液体对容器底部的压力为 F=pS =ρ液gh液S液=ρ液gV柱体=m柱体g =G柱体 G柱体等于以其底面积大小形成的液柱的重力大小（图中红色标记部分），大于液体的总重力。 三、分析液体对容器底部的压力 ③分析口小底大的容器： 液面高度为h，底面积为S，液体的密度为ρ。 液体对容器底部的压强为p=ρ液gh液。 S h 所以，在口小底大的容器中，液体对容器底部的压力大于液体的重力。 三、分析液体对容器底部的压力 （4）结论 液柱对容器底部的压力大小只等于以其底面积大小形成的液柱的重力大小（图中红色标记部分）. 特点 柱形 上口大 上口小 容器底所受压力与 液体重力的关系 F___G液 F___G液 F___G液 = ＜ ＞ 容器形状 三、分析液体对容器底部的压力 2. 液体产生的压力的分析与计算顺序 （1）注意要先压强后压力 计算液体的压强时，一般情况下，先根据液体压强公式p=ρgh分析、计算液体的压强；再根据F=pS分析、计算压力。 （2）液体压力的计算 对于形状不规则的容器，液体对容器底的压力F一般不等于液体的重力G液。（注意：只有柱形容器中液体的压力才等于液体的重力） 三、分析液体对容器底部的压力 视频讲解——《三种常见容器中液体产生的压力》 三、分析液体对容器底部的压力 【例题5】如图所示，水平桌面上放有底面积和质量都相同的甲、乙两平底容器，分别装有深度相同、质量相等的不同液体。下列说法正确的是（　　） A．液体的密度：ρ甲=ρ乙 B．液体对容器底部的压力：F甲>F乙 C．容器对桌面的压强：p甲>p乙 D．液体对容器底部的压强：p甲′=p乙′ B 三、分析液体对容器底部的压力 【解析】A．甲、乙中液体质量相等，由图可知液体体积关系为V甲<V乙，根据密度公式ρ=m/V可知，ρ甲>ρ乙；故A错误； BD．甲、乙中液体深度相同，结合上述液体密度关系ρ甲>ρ乙，根据p=ρgh可知，液体对容器底部的压强p甲′>p乙′，又因为甲、乙两平底容器底面积相同，根据F=pS可知，液体对容器底部的压力关系为F甲>F乙，故B正确，D错误； C．甲、乙两平底容器质量相同，液体质量相等，所以容器对桌面的压力相同，又因为甲、乙两平底容器底面积也相同，根据p=F/S可知，甲、乙两平底容器对桌面的压强关系为p甲=p乙，故C错误。 故选B。 四、课堂总结 第4节 液体压强（第2课时） ①计算公式：p=ρgh h表示深度：液面到某点的竖直距离。 ②影响液体压强大小的因素： 只与液体密度和深度有关。 ①连通器：几个底部相通，上部开口或相通的容器。 ②连通器特点：在注入同一种液体后，当液体静止时， 连通器各部分中的液面一定处于同一水平面。 ③连通器应用：下水管道中的U形“返水管”、茶壶和船闸等。 液体对容器底的压力与容器形状有关： 柱形容器F=G；非柱形容器F≠G。 课堂总结（1） 液体压强 连通器 液体压强 的大小 液体产生 的压力 48 课堂总结（2） 49 五、课堂练习 第4节 液体压强（第2课时） 1. 如图所示，在容器两侧分别倒入不同深度的水和某种液体，观察到橡皮膜向左凸起，则这种液体的密度与水的密度的大小关系是（ ） A．ρ液˃ρ水 B．ρ液=ρ水 C．ρ液<ρ水 D．无法判断 D 课堂练习 【解析】橡皮膜的突起方向反映了两边压强的大小，橡皮膜向左凸起，该位置左侧水的压强小于右侧液体的压强，又h水<h液，由p=ρgh可知，这种液体的密度与水的密度的大小无法判断。故D符合题意，ABC不符合题意。故选D。 2. 如图所示，一个空的塑料药瓶，瓶口扎上橡皮膜，竖直浸入水中，第一次瓶口朝上，第二次瓶口朝下，两次药瓶在水里的位置相同，发现橡皮膜都向内凹，且第二次比第一次凹陷的更多，关于该现象下列说法不正确的是（　　） A．深度越大水的压强越大 B．第二次橡皮膜处压强更大 C．水向上和向下都有压强 D．如果没有橡皮膜，水也就不会产生压强 D 课堂练习 【解析】A．根据橡皮膜第二次比第一次凹陷的更多可知，深度越大水的压强越大，故A正确，不符合题意； B．由于橡皮膜第二次比第一次凹陷的更多，且第二次压强向上，第一次压强向下，故可得出此时水向上的压强大于水向下的压强，故B正确，不符合题意； C．根据橡皮膜两次都向内凹可得出，水向上和向下都有压强，故C正确，不符合题意； D．液体内部压强是始终存在的，与 有没有橡皮膜没有关系，故D错误， 符合题意。故选D。 课堂练习 3. 如图所示，A、B为两容器，用一带阀门的管子相连，装有同种液体，液面相平，则a、b两处的压强pa （选填“>”“<”或“=”）pb。当阀门打开时，液体 （选填“流动”或“不流动”）。如果上面容器中，A、B两容器分别装有盐水和清水，且液面相平，当打开阀门时，液体 （选填“从A流向B”“从B流向A”或“不流动”）。 < 课堂练习 不流动 从A流向B 【解析】如图可知，a、b两点的深度关系ha<hb， 且装有同一种液体，由p=ρgh可知，pa<pb。 当阀门打开时，A和B的上端开口底部连通， 构成了连通器，由于容器中装同一种液体水，并且液面相平，因此打开阀门后，液面仍保持相平，故液体不会流动。 由于清水的密度小于盐水的密度，根据p=ρgh可知，在同一深度，pA>pB，所以若A、B两容器分别装有盐水和清水，且液面相平，当打开阀门时，液体从A流向B。 课堂练习 4. 盛有水的容器中，A、B、C三点的位置如图所示，A处水的深度为______米，B处水的压强为________帕。容器底面积为15厘米2，则容器底受到水的压力为_____牛。 课堂练习 15 0.8 5000 课堂练习 【解析】某点的深度为该点到自由液面的竖直距离， 所以A处的深度为hA＝0.5m＋0.3m＝0.8m B处的深度为hB＝0.5mB处水的压强为 pB＝ρghB＝1×103kg/m3×10N/kg×0.5m＝5000Pa 容器底的深度为h＝0.5m＋0.3m＋0.2m＝1m 容器底受到水的压强为 p＝ρgh＝1×103kg/m3×10N/kg×1m＝10000Pa 容器底受到水的压力为F＝pS＝10000Pa×15×10-4m2＝15N 5．如下图所示，质量和底面积相同，但形状不同的三个容器放在水平桌面上，其内分别装有甲、乙、丙三种液体，液面相平。若容器对桌面的压强相等，则三种液体中密度最小的是________，对容器底压强最大的是_______。 甲 课堂练习 丙 【解析】三容器的底面积相同，容器对桌面的压强相等，根据得F=pS可知，三容器对桌面的压力相等，三容器的总重力相同，由于三容器质量相等，则三容器内液体的质量相等，由图知，甲容器内液体体积最大，乙容器内液体体积次之，丙容器内液体体积最小，根据ρ=m/V可知，甲容器内液体密度最小，乙容器内液体密度次之，丙容器内液体密度最大。 因为三种液体高度相等，根据p=ρgh可知，丙容器中液体对容器底的压强最大，乙容器中液体对容器底的压强次之，甲容器中液体对容器底的压强最小。 课堂练习 （2）左侧水对容器底的压强 大于右侧液体对容器底的压强。（选填“一定”“不一定”或“一定不”） 6. 如图（a）所示器材为研究液体压强的一种实验装置，容器正中间用隔板分成左右部分，隔板下部有一圆孔用薄橡皮膜封住。现在左右两侧倒入水和某种液体后，橡皮膜向右凸出，如图（b）所示，请根据观察到的现象判断下列信息。 （1）两种液体的密度关系是ρ水 ρ液；（选填“＞”“＜”或“＝）； 课堂练习 一定 ＞ 课堂练习 【解析】（1）如图（b）所示，橡皮膜 向右凸出，说明水对橡皮膜的压强较大， 橡皮膜在左侧水中的深度较小，根据 p=ρgh可知水的密度较大。 （2）以橡皮膜中心为界，隔板两侧的水和另一种液体均可以分为上下两部分。橡皮膜向右凸出，说明水对橡皮膜的压强较大，即p水上>p液上；橡皮膜中心下方两种液体深度相同，而水的密度较大，根据p=ρgh可知p水下>p液下。因为两种液体对容器底的压强均等于上下两部分压强之和，所以p水上+ p水下>p液上+p液下，左侧水对容器底的压强一定大于右侧液体对容器底的压强。 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Lavf58.20.100 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 $