第2节 液体的压强（讲义）物理新教材人教版八年级下册

第2节 液体的压强 内容导航 A、知识讲练 知识点1. 液体压强的特点 知识点2. 液体压强的大小 知识点3. 连通器 B、综合练习 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。表明水对容器的底部有向下的压强。 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，表明水对容器的侧壁有压强。 ③实验三：如图乙所示，将套有食品保鲜袋的手伸入盛水的容器中，这时手背、手心和手指各个部位都明显地感受到保鲜袋紧贴在手上。这是因为水对保鲜袋产生了挤压作用。说明水内部向各个方向都有压强。 甲 乙 （2）实验结论：液体内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. 影响液体压强的因素 （1）U形管压强计 ①作用：是测量液体内部压强的仪器。 ②构造：U形管压强计主要由U形管、橡皮管、探头（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转换法。 ④压强计的使用，应注意三点 a. 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。 b. 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。 c. 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。 3. 探究液体压强与哪些因素有关 【实验过程】 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，向各个方向的压强相等。 ②由操作2可得出：同种液体，液体内部的压强随深度的增加而增大。 ③由操作3可得出：液体内部的压强跟液体密度有关。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，向各个方向的压强都相等；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。 【例题】小尚在探究液体压强与哪些因素有关的实验中，在U形管接头处加装了一个“三通接头”，如图甲所示。 (1)实验中的U形管___________（选填“是”或“不是”）连通器。 (2)U形管与探头连接时，阀门K应处于________状态，以确保U形管内的水面相平；组装完成后，轻压探头的橡皮膜到一定程度，U形管内液面有明显的高度差并保持稳定，说明装置_______。（“漏气”或“不漏气”） (3)比较图乙与图_________两图，可得出液体压强随深度的增加而增大；比较图丙与图丁两图，还可初步得出液体在同一深度向各个方向的压强__________，比较图丁和图戊，还可初步得出液体的压强还与__________有关。 (4)小尚发现探头所处深度较浅时，U形管两液面的高度差不明显，可将U形管中的水换成密度更______的液体以方便读数；探究过程中，保持探头所处深度不变，将U形管逐渐向后倾斜，偏离竖直方向，U形管中两液面所对刻度线间的距离将_________。 【答案】(1)不是；(2)打开；不漏气；(3)丙；相等；密度；(4)小；变大 【详解】（1）上端开口、下端连通的容器叫连通器， U形管一端与探头连接，不是连通器。 （2）连接时应保持打开的状态要和外界气压相通，以确保U形管内的水面相平。 轻压探头的橡皮膜到一定程度，U形管内液面有明显的高度差并保持稳定，说明装置不漏气，若漏气则液面无法保持高度差。 （3）液体的压强随深度的增加而增大，只有深度改变，其余均不变，只有图乙与图丙相比较才能得出结论。 图丙与图丁，液面高度差相等，说明液体在同一深度向各个方向的压强都相等。 图丁和图戊比较，只有密度不同导致液面高度差不同，得出结论，液体的压强还与密度有关。 （4）高度差不明显时，由于产生的压强一定，要想效果明显，即高度差更大，根据p=ρgh，压强一定，密度越小，深度越大，故应换用密度更小的液体。 由于液体产生的压强不变，根据p=ρgh，密度和深度均不变，即竖直高度不变，对应直角三角形的直角边，液面所对应刻度线的距离相当于直角三角形斜边，所以这个距离的差距将变大。 【练习1】 如图所示，A、B、C是三个圆柱形容器，分别装有水或酒精。B和C两容器的底面积相同，且其中的液体深度也相同。三个容器中液体对容器底部压强的大小分别为、、（已知ρ水>ρ酒精），则大小关系为：___________；___________。 【答案】 < > 【详解】根据液体压强公式p=ρgh，液体对容器底部的压强与液体的密度和深度有关。由图可知：A和B中都是水，但B的深度大于A，因此；B和C，虽然底面积和深度相同，但水的密度大于酒精的密度，因此。 【练习2】甲、乙两个完全相同的容器放在水平地面上，分别盛有质量相等的水和酒精，如图所示。（ρ水=1.0×103 kg/m3，ρ酒精=0.8×103 kg/m3，g=10 N/kg） (1)甲盛的是________（选填“水”或“酒精”）； (2)根据公式_________，可以求得B点所受到的液体压强大小为________； (3)A点和B点到液面的距离相同，则A点所受到的液体压强_______（选填“大于”“等于”或“小于”）B点所受到的液体压强； (4)甲容器底部受到的液体压强______（选填“大于”“等于”或“小于”）乙容器底部受到的液体压强。 【答案】(1)水；(2) p=ρgh；400Pa；(3)大于；(4)等于 【详解】（1）甲乙两容器内装有质量相同的水和酒精，由于，根据V=m/ρ可知，水的体积小于酒精的体积，因此甲中装的是水，乙中装的是酒精。 （2）乙图中B点所处的深度是 根据液体压强公式p=ρgh可得，B点所受到的液体压强为 （3）A点和B点到液面的距离相同，即深度相同，由于水的密度大于酒精的密度，根据p=ρgh可知，A点所受到的液体压强大于B点所受到的液体压强。 （4）图中容器是规则形状，液体对容器底部的压力大小等于液体的重力，由于甲乙两容器中液体的质量相同，重力相同，则压力相等，容器的底面积相同，根据p=F/S可知，甲乙两容器中液体对容器底部的压强相等。 液体压强的大小 1. 推导液体压强计算公式 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=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= = =ρgh 因此，液面下深度为h处液体的压强为 p=ρgh 2. 理解液体压强公式 p=ρgh （1）公式的推导方法：我们通过液柱对平面的压力等于液柱所受的重力，再根据压强的定义，推导出了液体压强的公式。这里从一般性的结论推出个别性的结论，这是一种演绎推理的方法。 （2）压强公式中的物理量及其单位 ρ表示液体的密度，单位为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Pa。 公式中的物理量单位全部使用国际单位。 （4）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。 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，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。 （5）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，大大提高了水的深度h，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深度，与液体的质量、重力等因素无关。 【例题】 “深海探索”号水下机器人是我国自主研发的用于深海探测的高科技设备，该机器人主体采用轻质高强度的新型复合材料制造，能承受深海高压。已知机器人主体的质量为，体积为。在一次科学考察中，机器人下潜到100米深处进行采样（湖水密度为1.0×103kg/m3，取10N/kg）。根据上述信息，请通过计算回答： (1)制造该机器人主体的新型复合材料的密度是多少？ (2)该机器人在100米深度处时，受到的湖水压强是多少？ (3)该机器人在100米深度处时，面积为的采样口受到湖水的压力是多少？ 【答案】(1)；(2)；(3) 【详解】（1）机器人主体材料的密度 （2）机器人在100米深度处受到的湖水压强 （3）采样口受到湖水的压力 【练习1】 在一个重为2N，底面积为0.01m2的容器里装8N的水，容器中水的深度为0.05m，把它放在水平桌面上，求：（g取10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3） (1)水对容器底部的压强； (2)水对容器底部的压力； (3)容器对桌面的压强。 【答案】(1)500Pa；(2)5N；(3)1000Pa 【详解】（1）水对容器底部的压强属于液体压强，所以水对容器底部的压强为 （2）由p=F/S得，水对容器底部的压力 （3）容器对水平桌面的压力等于容器和水的总重力，水和容器的总重力为 容器对桌面的压强为 【练习2】 据报道，汕头市去年遭遇了50年一遇特大暴雨，产生了较为严重的影响，许多汽车被雨水淹没。有一辆汽车质量为1.5t，每个轮胎与地面接触面积为0.025m2，求：（g取10N/kg） (1)这辆车正常停放时，对地面的压强？ (2)若这辆车不幸被水淹没，车门在水中的平均深度为2m，车门的面积为1m2，车门在水中受到水的压强为多少？ (3)请你用学过的物理知识解释此时车门在水中很难打开的原因。（提示：用数据解释更有说服力） 【答案】(1)1.5×105Pa；(2)2×104Pa；(3)人的力量远小于水对车门的压力，因此无法从车内推开车门。 【详解】（1）汽车的重力 汽车对地面的压力等于其自身的重力，即 已知每个轮胎与地面接触面积为0.025m2，则总接触面积 所以汽车对地面的压强为 （2）车门在水中受到水的压强为 （3）由（2）可知，水对车门的压强，车门的面积，则水对车门的压力为 人的力量远小于这个力，因此无法从车内推开车门。 连通器 1. 连通器 （1）连通器的概念：上端开口、下端连通的容器叫作连通器。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。 （2）连通器的特点 ①连通器的特点：如果连通器内装有相同的液体，液体不流动时，连通器各部分容器中液面的高度总是相同的。 ②利用液体压强及力的平衡知识解释连通器的特点 如图所示，想象在连通器底部液体中有一个竖直方向的很薄的液片，我们用它作为研究对象。液片两侧受到的压力分别是F1和F2，液片静止时，由二力平衡条件可知F1=F2。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h1和h2。则 ρgh1S=ρgh2S ，由此可得h1=h2。 这表明当液体不流动时，连通器各部分容器中液面的高度总是相同的。 2. 连通器的应用 （1）茶壶：茶壶的壶身与壶嘴构成连通器，如果壶嘴太高，则倒不出水；如果壶嘴太低，则装不满水，如图所示。 （2）锅炉水位计：能通过观察水位计的玻璃管中的水位了解锅炉内的水位，如图所示。 （3）洗手间下水管：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。 （4）乳牛自动喂水器：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。 （5）水塔的供水系统：水塔和自来水管道构成连通器，水塔中的水位比水龙头处高，打开水龙头时由于水位要保持相平，水便从水龙头处流出。 （6）过路涵洞：涵洞和两侧的水渠构成连通器，引水灌溉时，渠水从路面下面的涵洞穿过公路，如图所示。 3．船闸 （1）船闸的基本构造：船闸由闸室和上、下游闸门以及上、下游阀门组成（见图）。 （2）船闸的工作过程 ①分析一艘轮船由上游通过船闸驶往下游的情况。 ②自行分析轮船由下游通过船闸驶往上游的情况。 【例题】如图所示是当船从上游经过船闸驶向下游时，闸门及阀门开关的4个程序（A、B为阀门），使船顺利经过船闸达到下游的正确程序是（     ） A．甲、乙、丙、丁 B．乙、丙、丁、甲 C．丙、丁、甲、乙 D．丁、乙、甲、丙 【答案】A 【详解】由图可知，船从上游驶来，关闭下游闸门D和阀门B，打开上游阀门A，使上游和闸室形成一个连通器，上游的水通过阀门A进入闸室，直到水不流动时，上游和闸室中的水相平；打开上游闸门C，船从上游驶入闸室；关闭上游闸门C和阀门A，打开下游阀门B，使闸室和下游形成一个连通器。闸室的水通过阀门B流到下游，直到水不流动时，闸室中的水面和下游相平；打开下游闸门D，船从闸室驶往下游。故使船顺利经过船闸达到下游的正确程序是甲、乙、丙、丁，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。 【练习1】如图是一种嵌于厨房或卫生间地面的地漏及其结构示意图。下列有关说法中错误的是（　　） A．地漏的存水杯装满水时是连通器 B．当存水杯装满水时，地面上的水仍能流进下水道 C．隔离板的作用是隔离垃圾进入下水管和防止下水道异味气体进入室内 D．为了防止异味气体进入室内，存水杯中水面必须达到的最低高度是位置2 【答案】D 【详解】A．根据地漏的结构图可知，存水杯上端开口，底部连通，属于连通器，故A正确，不符合题意； BC．由连通器原理可知，隔离板的作用是：当存水杯装满水时，地面上的水可以流进下水管，隔离垃圾进入下水管和下水道“异味”进入室内，故BC正确，不符合题意。 D．根据地漏的结构图可知，左右两个容器连通，上端开口，当水不再流动时，水面保持相平，所以了防止“异味”进入室内，水面能到达的最低高度是位置3的高度，最高高度是2的高度，故D错误，符合题意。 故选D。 【练习2】小东和小方尝试利用一根透明软管和适量的水，在墙上找到相同高度的点，如图所示。 (1)他们将透明软管弯折成“U”形状后，透明软管可以看成一个简单的______器。 (2)他们在软管内注入水，当水______时，沿两侧管内水面对应的位置在墙上进行标记，找到了相同高度的点A、B。 (3)若小东手执软管不动，小方将软管的右端缓慢向上提一些（水未溢出），则通过（2）中的方法重新获得的相同高度的两个点的位置（    ） A．高于点A、B B．低于点A、B C．与点A、B等高 【答案】(1)连通；(2)静止；(3)A 【详解】（1）将透明软管弯折成“U”形状后，透明软管两端开口，底部连通，所以透明软管可以看成一个简单的连通器。 （2）根据连通器特点，连通器中同种液体不流动时，各部分中的液面总保持相平。所以他们在软管内注入水，当水静止时，沿两侧管内水面对应的位置在墙上进行标记，就可找到相同高度的点A、B。 （3）小方将软管的右端缓慢向上提一些，软管仍构成一个连通器，两端液面仍相平，但由于管内液柱长度不变，所以通过（2）中的方法重新获得的相同高度的两个点的位置高于点A、B。故BC不符合题意，A符合题意。 故选A。 1．固定在斜面上的U形容器里装有适量水，水静止不流动，则下列图片中水面位置正确的是（　　） A． B．C．D． 【答案】C 【详解】固定在斜面上的U形容器里装有适量水，水静止，该装置相当于一个连通器，容器中的液面是相平的，故C正确，ABD错误。故选C。 2. 如图所示，金属盒置于液体中某位置时，U形管两管液面高度差为h，再进行下列操作，各说法正确的是（    ） A．取出金属盒，按压橡皮膜，U形管两管液面有明显高度差，则装置漏气 B．仅改变图中金属盒的方向，U形管两管液面高度差保持不变 C．仅向图烧杯中加入原液体，可以探究液体压强与高度的关系 D．仅向图烧杯中加入不同液体，可以探究液体压强与液体密度的关系 【答案】B 【详解】A．取出金属盒，按压橡皮膜，若U形管两管液面有明显高度差，这表明装置气密性良好，而不是装置漏气，故A错误； B．在液体同一深度，液体向各个方向的压强相等。所以仅改变图中金属盒的方向，液体压强不变，U形管两管液面高度差保持不变，故B正确； C．仅向图烧杯中加入原液体，液体的密度不变，深度增加，探究的是液体压强与深度的关系，并非与高度的关系，故C错误； D．仅向图烧杯中加入不同液体，此时液体的深度和密度都发生了变化，没有控制变量，不能探究液体压强与液体密度的关系，故D错误。 故选B。 3．如图所示，三个质量、底面积相同，但形状不同的容器放在水 平桌面上，容器内分别装有甲、乙、丙三种液体，它们的液面在同一水平面上，若容器对桌面的压强相等，则三种液体对容器底的压强（　　） A．甲最大 B．乙最小 C．丙最大 D．一样大 【答案】A 【详解】容器对桌面的压强p=F/S，已知容器质量、底面积S相同，且p相等，因此容器对桌面的压力相等。容器对桌面的压力，容器质量相同，相等，因此三种液体的重力相等，即液体质量相等。由图可知，三种液体的液面在同一水平面，但容器形状不同：如图可得三种液体的体积关系 由密度公式ρ=m/V，可知已知液体质量m相等，V越小，密度ρ越大，即 液体对容器底的压强用公式p=ρgh，已知三种液体的液面深度h相同，且，因此三种液体对容器底的压强，即甲液体对容器底的压强最大，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 4．图甲所示的容器中间用隔板分成左右两部分，隔板下部用薄橡皮膜封闭一个圆孔，橡皮膜两侧压强不同时橡皮膜的形状发生改变。下列说法正确的是（     ） A．将同种液体倒入容器左右两边，如图乙，说明同种液体中，深度越大，压强越小 B．将同种液体倒入容器左右两边，如图乙，说明液体压强和深度无关 C．将A、B两种不同的液体（）倒入容器左右两边，使左右两侧的液面相平，如图丙，说明深度相同时，液体的密度越大，压强越小 D．将C、D两种不同的液体分别倒入容器左右两边，发现橡皮膜变平，如图丁，说明液体的密度大小关系是 【答案】D 【详解】A．观察乙图发现，橡皮膜向左凸起，说明橡皮膜受到右边液体向左的压强大，因此深度越大，压强越大，故A错误； B．观察乙图发现，橡皮膜向左凸起，说明橡皮膜受到右边液体向左的压强大于左边液体向右的压强，右边液体深度大于左边，说明液体压强和深度有关，故B错误； C．观察丙图可知，橡皮膜向A侧凸起，说明，由题意可知，说明左边液体密度小，压强小，由此可知，当深度相同时，液体的密度越大，液体压强越大，故C错误； D．橡皮膜变平时，说明两边液体压强相等，由液体压强计算公式p=ρgh可知，压强相等时，深度与密度成反比，深度越大，说明液体的密度越小，即，故D正确。 故选D。 5．（多选题）如图所示，横截面积为的直筒塑料管，在底部扎上橡皮膜后，向管内倒入10g水，塑料管竖直漂浮于酒精中，且观察到橡皮膜恰好变平（不计塑料管、橡皮膜的质量和体积，取），下列说法中正确的是（　　） A．水对橡皮膜的压力大小为0.1N B．橡皮膜不受到酒精对它向上的力 C．管外液面比管内液面高2.5cm D．若将塑料管上提少许，则橡皮膜会向上凸起 【答案】AC 【详解】A．观察到橡皮膜恰好变平，则柱形管内水对底部橡皮膜的压力大小和管内水的重力大小相等，所以压力的大小为，故A正确； B．由于橡皮膜恰好变平，所以橡皮膜内外压强相等，即管外液体对底部橡皮膜产生的压力是向上的，故B错误； C．根据m=ρV=ρSh可知0.01kg=1.0×103kg/m3×h×10-4m2 解得水的深度h=0.1m；水和酒精的压强相等，根据p=ρgh有 解得内外高度差，故C正确； D．若将塑料管上提少许，内部水的压强不变，而外侧所处的深度减小，酒精的压强减小，小于水的压强，故橡皮膜会向下凸起，故D错误。 故选AC。 6．如图所示，将一装满水的密闭容器放置在水平桌面上，将其倒置后，水平桌面受到的压力将___，水对容器底的压强将________。（均选填“变大”“变小”或“不变”） 【答案】 不变 不变 【详解】[1]容器对水平桌面的压力等于容器和水的总重力，将容器倒置后，容器和水的总重力不变，水平桌面受到的压力不变。 [2]装满水的密闭容器，无论正放还是倒放，水的密度不变，容器中水的深度不变，根据液体压强公式p=ρgh，水对容器底的压强将不变。 7．如图所示，向两支同样的试管中注入质量相等的甲、乙两种液体，发现液面在同一水平线上，则甲、乙两种液体密度ρ甲______ρ乙，液体对试管底部的压强p甲____p乙。（选填“>”、“＜”或“=”） 【答案】 > > 【详解】甲、乙两种液体质量相同，由图可知，甲液体体积较小，根据ρ=m/V可知甲液体密度较大。 甲液体密度较大，两种液体深度相同，根据p=ρgh可知液体对试管底部的压强。 8．为纪念法国物理学家帕斯卡，我们将国际单位制中表示________的基本单位命名为帕斯卡。帕斯卡在1648年表演了一个著名的实验：如下图所示，他用一个密闭的装满水的桶，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。结果只用了几杯水，就把桶压裂了。这个现象可以用______来解释。 【答案】压强 液体的压强随深度的增加而增大 【详解】国际单位制中，“帕斯卡”是表示压强的基本单位； 帕斯卡的实验中，细管虽细，但加水后液体深度大，根据液体压强公式p=ρgh，液体压强随深度的增加而增大，少量水即可产生很大的压强将桶压裂，故该现象可用液体的压强随深度的增加而增大来解释。 9．潜水员在水下作业时，需要根据作业深度使用不同的潜水服及设备，如图所示。潜水员在海面下500m作业时需要穿_____（选填“橡胶潜水服”或“抗压潜水服”），此时所受海水的压强为____Pa；潜水员在不同海域下潜时，海水的密度越大，在同一深度处受到海水的压强_______（选填“越大”“越小”或“不变”）。（ρ海水=1 .01×103kg/m3，g取10Nkg） 【答案】 抗压潜水服 5.05×106 越大 【详解】据图可知，橡胶潜水服能够下潜的最大深度是200m，抗压潜水服能够下潜的最大深度是600m，因此潜水员在海面下500m 作业时需要穿抗压潜水服。 此时所受海水的压强为 根据液体压强公式p=ρgh可知，在同一深度处，海水的密度越大，压强越大。 10．物理课上，同学们利用压强计“探究液体压强与哪些因素有关”。 (1)用手按压探头的橡皮膜时，橡皮膜受到的压力越大，U形管两侧液面的高度差越________。 (2)如图甲、乙所示，两容器中都盛有水，由图中的现象可得出结论：同种液体中，________液体压强越大。 (3)实验中，小明固定图甲中探头的位置不动，向水中倒入些酒精，用来探究液体压强与液体密度的关系，你认为他的探究________（选填“合理”或“不合理”）；倒入酒精后，探头的橡皮膜受到的压强会________。 (4)如图丙所示，小亮用粗细不同的两个塑料瓶去底，在瓶嘴上扎橡皮膜，倒置后倒入水。当两瓶中水的深度相同时，发现橡皮膜凸出的程度相同，这说明液体压强的大小与液体重力的大小________。 【答案】(1)大；(2)深度越大；(3)不合理；变大；(4)无关 【详解】（1）橡皮膜受到的压力越大，U形管左侧液体上方的气体的压强越大，而U形管右侧上方的大气压强不变，故U形管两侧液面的高度差越大。 （2）甲和乙两图中，液体密度相同，探头在水中的深度不同。甲图中探头在较浅的位置，乙图中探头在较深的位置。乙图中U形管两侧液面的高度差更大，说明在同种液体中，深度越深，液体压强越大。 （3）倒入酒精后，液体的密度会发生改变，同时探头在液体中的深度也发生了变化，这样的操作不符合控制变量法的要求，故他的探究不合理。 加入酒精后，液体对容器底部的压力增大，故对容器底部的压强增大。由于探头到容器底部的高度不变，但液体的密度减小了，由p=ρgh可知探头到容器底部这部分液体的压强减小了，则液面到探头的液体压强增大了，所以探头受到的压强会增大。 （4）在丙图中，两个塑料瓶中水的深度相同，但粗细不同，可知水的重力不同。橡皮膜凸出的程度相同，则橡皮膜受到的压强相同，说明液体压强的大小与液体重力的大小无关。 11．小明建立物理模型对帕斯卡裂桶实验进行了理论探究，他将帕斯卡桶抽象为如图所示的一个薄壁容器，容器下部的横截面积是，上部的横截面积是，水深h是3 m，A点到容器底的高度是20cm，（ρ水=1 .0×103kg/m3，g =10N/kg）求： (1)水对点的压强。 (2)水对容器底部的压强和压力。 (3)若容器和水的总质量为11.2 kg，容器对地面的压强和压力。 【答案】(1)；(2)，600N；(3)，112N 【详解】（1）A点距离水面的深度 水对A点的压强 （2）水对容器底部的压强 容器的底面积 水对容器底部的压力 （3）容器对地面的压力等于容器和水的总重力 容器对地面的压强 12．将一未装满水密闭的矿泉水瓶，先正立放置在水平桌面上，再倒立放置，如图所示，瓶盖的面积是8cm2，瓶底的面积为28cm2，瓶重和厚度均忽略不计。（已知ρ水=1 .0×103kg/m3，g=10N/kg） (1)求倒立放置时水对瓶盖的压强； (2)求倒立放置时矿泉水瓶对桌面的压强； (3)倒立放置后水对瓶盖的压力________（选填“大于”“小于”或“等于”）正立放置时水对瓶底的压力。请阐述理由________。 【答案】(1)；(2)；(3)小于；见解析 【详解】（1）倒立放置时水对瓶盖的压强 （2）正立放置时矿泉水瓶内水的质量 正立放置时水的重力G水=mg=0.28kg×10N/kg=2.8N 倒立放置时瓶内水的重力不变，对桌面的压力等于瓶内水的重力，则矿泉水瓶倒立放置时对桌面的压强 （3）倒立放置后水对瓶盖的压力小于正立放置时水对瓶底的压力。 理由：正立放置时水对瓶底的压力F1=G水，倒立放置时水对瓶盖的压力 F2 < G水，所以F2< F1 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2节 液体的压强 内容导航 A、知识讲练 知识点1. 液体压强的特点 知识点2. 液体压强的大小 知识点3. 连通器 B、综合练习 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，表明水对容器的 有压强。 ③实验三：如图乙所示，将套有食品保鲜袋的手伸入盛水的容器中，这时手背、手心和手指各个部位都明显地感受到保鲜袋紧贴在手上。是因为水对保鲜袋产生了挤压作用。说明水内部向 都有压强。 甲 乙 （2）实验结论：液体内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. 影响液体压强的因素 （1）U形管压强计 ①作用：是测量液体内部 的仪器。 ②构造：U形管压强计主要由U形管、橡皮管、探头（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 越大，压强越大。这运用了科学方法中的转换法。 ④压强计的使用，应注意三点 a. 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。 b. 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。 c. 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。 3. 探究液体压强与哪些因素有关 【实验过程】 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，向各个方向的压强都相等；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。 【例题】小尚在探究液体压强与哪些因素有关的实验中，在U形管接头处加装了一个“三通接头”，如图甲所示。 (1)实验中的U形管___________（选填“是”或“不是”）连通器。 (2)U形管与探头连接时，阀门K应处于________状态，以确保U形管内的水面相平；组装完成后，轻压探头的橡皮膜到一定程度，U形管内液面有明显的高度差并保持稳定，说明装置_______。（“漏气”或“不漏气”） (3)比较图乙与图_________两图，可得出液体压强随深度的增加而增大；比较图丙与图丁两图，还可初步得出液体在同一深度向各个方向的压强__________，比较图丁和图戊，还可初步得出液体的压强还与__________有关。 (4)小尚发现探头所处深度较浅时，U形管两液面的高度差不明显，可将U形管中的水换成密度更______的液体以方便读数；探究过程中，保持探头所处深度不变，将U形管逐渐向后倾斜，偏离竖直方向，U形管中两液面所对刻度线间的距离将_________。 【练习1】 如图所示，A、B、C是三个圆柱形容器，分别装有水或酒精。B和C两容器的底面积相同，且其中的液体深度也相同。三个容器中液体对容器底部压强的大小分别为、、（已知ρ水>ρ酒精），则大小关系为：___________；___________。 【练习2】甲、乙两个完全相同的容器放在水平地面上，分别盛有质量相等的水和酒精，如图所示。（ρ水=1.0×103 kg/m3，ρ酒精=0.8×103 kg/m3，g=10 N/kg） (1)甲盛的是________（选填“水”或“酒精”）； (2)根据公式_________，可以求得B点所受到的液体压强大小为________； (3)A点和B点到液面的距离相同，则A点所受到的液体压强_______（选填“大于”“等于”或“小于”）B点所受到的液体压强； (4)甲容器底部受到的液体压强______（选填“大于”“等于”或“小于”）乙容器底部受到的液体压强。 液体压强的大小 1. 推导液体压强计算公式 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）公式的推导方法：我们通过液柱对平面的压力等于液柱所受的重力，再根据压强的定义，推导出了液体压强的公式。这里从一般性的结论推出个别性的结论，这是一种演绎推理的方法。 （2）压强公式中的物理量及其单位 ρ表示液体的密度，单位为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Pa。 公式中的物理量单位全部使用国际单位。 （4）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。 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，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。 （5）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】 “深海探索”号水下机器人是我国自主研发的用于深海探测的高科技设备，该机器人主体采用轻质高强度的新型复合材料制造，能承受深海高压。已知机器人主体的质量为，体积为。在一次科学考察中，机器人下潜到100米深处进行采样（湖水密度为1.0×103kg/m3，取10N/kg）。根据上述信息，请通过计算回答： (1)制造该机器人主体的新型复合材料的密度是多少？ (2)该机器人在100米深度处时，受到的湖水压强是多少？ (3)该机器人在100米深度处时，面积为的采样口受到湖水的压力是多少？ 【练习1】 在一个重为2N，底面积为0.01m2的容器里装8N的水，容器中水的深度为0.05m，把它放在水平桌面上，求：（g取10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3） (1)水对容器底部的压强； (2)水对容器底部的压力； (3)容器对桌面的压强。 【练习2】 据报道，汕头市去年遭遇了50年一遇特大暴雨，产生了较为严重的影响，许多汽车被雨水淹没。有一辆汽车质量为1.5t，每个轮胎与地面接触面积为0.025m2，求：（g取10N/kg） (1)这辆车正常停放时，对地面的压强？ (2)若这辆车不幸被水淹没，车门在水中的平均深度为2m，车门的面积为1m2，车门在水中受到水的压强为多少？ (3)请你用学过的物理知识解释此时车门在水中很难打开的原因。（提示：用数据解释更有说服力） 连通器 1. 连通器 （1）连通器的概念：上端开口、下端 的容器叫作连通器。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。 （2）连通器的特点 ①连通器的特点：如果连通器内装有相同的液体，液体不流动时，连通器各部分容器中液面的高度总是 的。 ②利用液体压强及力的平衡知识解释连通器的特点 如图所示，想象在连通器底部液体中有一个竖直方向的很薄的液片，我们用它作为研究对象。液片两侧受到的压力分别是F1和F2，液片静止时，由二力平衡条件可知F1=F2。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h1和h2。则 ρgh1S=ρgh2S ，由此可得h1=h2。 这表明当液体不流动时，连通器各部分容器中液面的高度总是相同的。 2. 连通器的应用 （1）茶壶：茶壶的壶身与壶嘴构成 ，如果壶嘴太高，则倒不出水；如果壶嘴太低，则装不满水，如图所示。 （2）锅炉水位计：能通过观察水位计的玻璃管中的水位了解锅炉内的水位，如图所示。 （3）洗手间下水管：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。 （4）乳牛自动喂水器：储水槽与饮水槽构成 ，水位不相平时水就能流动，使水槽内始终有水，如图所示。 （5）水塔的供水系统：水塔和自来水管道构成 ，水塔中的水位比水龙头处高，打开水龙头时由于水位要保持相平，水便从水龙头处流出。 （6）过路涵洞：涵洞和两侧的水渠构成 ，引水灌溉时，渠水从路面下面的涵洞穿过公路，如图所示。 3．船闸 （1）船闸的基本构造：船闸由闸室和上、下游闸门以及上、下游阀门组成（见图）。 （2）船闸的工作过程 ①分析一艘轮船由上游通过船闸驶往下游的情况。 ②自行分析轮船由下游通过船闸驶往上游的情况。 【例题】如图所示是当船从上游经过船闸驶向下游时，闸门及阀门开关的4个程序（A、B为阀门），使船顺利经过船闸达到下游的正确程序是（     ） A．甲、乙、丙、丁 B．乙、丙、丁、甲 C．丙、丁、甲、乙 D．丁、乙、甲、丙 【练习1】如图是一种嵌于厨房或卫生间地面的地漏及其结构示意图。下列有关说法中错误的是（　　） A．地漏的存水杯装满水时是连通器 B．当存水杯装满水时，地面上的水仍能流进下水道 C．隔离板的作用是隔离垃圾进入下水管和防止下水道异味气体进入室内 D．为了防止异味气体进入室内，存水杯中水面必须达到的最低高度是位置2 【练习2】小东和小方尝试利用一根透明软管和适量的水，在墙上找到相同高度的点，如图所示。 (1)他们将透明软管弯折成“U”形状后，透明软管可以看成一个简单的______器。 (2)他们在软管内注入水，当水______时，沿两侧管内水面对应的位置在墙上进行标记，找到了相同高度的点A、B。 (3)若小东手执软管不动，小方将软管的右端缓慢向上提一些（水未溢出），则通过（2）中的方法重新获得的相同高度的两个点的位置（    ） A．高于点A、B B．低于点A、B C．与点A、B等高 1．固定在斜面上的U形容器里装有适量水，水静止不流动，则下列图片中水面位置正确的是（　　） A． B．C．D． 2. 如图所示，金属盒置于液体中某位置时，U形管两管液面高度差为h，再进行下列操作，各说法正确的是（    ） A．取出金属盒，按压橡皮膜，U形管两管液面有明显高度差，则装置漏气 B．仅改变图中金属盒的方向，U形管两管液面高度差保持不变 C．仅向图烧杯中加入原液体，可以探究液体压强与高度的关系 D．仅向图烧杯中加入不同液体，可以探究液体压强与液体密度的关系 3．如图所示，三个质量、底面积相同，但形状不同的容器放在水 平桌面上，容器内分别装有甲、乙、丙三种液体，它们的液面在同一水平面上，若容器对桌面的压强相等，则三种液体对容器底的压强（　　） A．甲最大 B．乙最小 C．丙最大 D．一样大 4．图甲所示的容器中间用隔板分成左右两部分，隔板下部用薄橡皮膜封闭一个圆孔，橡皮膜两侧压强不同时橡皮膜的形状发生改变。下列说法正确的是（     ） A．将同种液体倒入容器左右两边，如图乙，说明同种液体中，深度越大，压强越小 B．将同种液体倒入容器左右两边，如图乙，说明液体压强和深度无关 C．将A、B两种不同的液体（）倒入容器左右两边，使左右两侧的液面相平，如图丙，说明深度相同时，液体的密度越大，压强越小 D．将C、D两种不同的液体分别倒入容器左右两边，发现橡皮膜变平，如图丁，说明液体的密度大小关系是 5．（多选题）如图所示，横截面积为的直筒塑料管，在底部扎上橡皮膜后，向管内倒入10g水，塑料管竖直漂浮于酒精中，且观察到橡皮膜恰好变平（不计塑料管、橡皮膜的质量和体积，取），下列说法中正确的是（　　） A．水对橡皮膜的压力大小为0.1N B．橡皮膜不受到酒精对它向上的力 C．管外液面比管内液面高2.5cm D．若将塑料管上提少许，则橡皮膜会向上凸起 6．如图所示，将一装满水的密闭容器放置在水平桌面上，将其倒置后，水平桌面受到的压力将___，水对容器底的压强将________。（均选填“变大”“变小”或“不变”） 7．如图所示，向两支同样的试管中注入质量相等的甲、乙两种液体，发现液面在同一水平线上，则甲、乙两种液体密度ρ甲______ρ乙，液体对试管底部的压强p甲____p乙。（选填“>”、“＜”或“=”） 8．为纪念法国物理学家帕斯卡，我们将国际单位制中表示________的基本单位命名为帕斯卡。帕斯卡在1648年表演了一个著名的实验：如下图所示，他用一个密闭的装满水的桶，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。结果只用了几杯水，就把桶压裂了。这个现象可以用______来解释。 9．潜水员在水下作业时，需要根据作业深度使用不同的潜水服及设备，如图所示。潜水员在海面下500m作业时需要穿_____（选填“橡胶潜水服”或“抗压潜水服”），此时所受海水的压强为____Pa；潜水员在不同海域下潜时，海水的密度越大，在同一深度处受到海水的压强_______（选填“越大”“越小”或“不变”）。（ρ海水=1 .01×103kg/m3，g取10Nkg） 10．物理课上，同学们利用压强计“探究液体压强与哪些因素有关”。 (1)用手按压探头的橡皮膜时，橡皮膜受到的压力越大，U形管两侧液面的高度差越________。 (2)如图甲、乙所示，两容器中都盛有水，由图中的现象可得出结论：同种液体中，________液体压强越大。 (3)实验中，小明固定图甲中探头的位置不动，向水中倒入些酒精，用来探究液体压强与液体密度的关系，你认为他的探究________（选填“合理”或“不合理”）；倒入酒精后，探头的橡皮膜受到的压强会________。 (4)如图丙所示，小亮用粗细不同的两个塑料瓶去底，在瓶嘴上扎橡皮膜，倒置后倒入水。当两瓶中水的深度相同时，发现橡皮膜凸出的程度相同，这说明液体压强的大小与液体重力的大小______。 11．小明建立物理模型对帕斯卡裂桶实验进行了理论探究，他将帕斯卡桶抽象为如图所示的一个薄壁容器，容器下部的横截面积是，上部的横截面积是，水深h是3 m，A点到容器底的高度是20cm，（ρ水=1 .0×103kg/m3，g =10N/kg）求： (1)水对A点的压强。 (2)水对容器底部的压强和压力。 (3)若容器和水的总质量为11.2 kg，容器对地面的压强和压力。 12．将一未装满水密闭的矿泉水瓶，先正立放置在水平桌面上，再倒立放置，如图所示，瓶盖的面积是8cm2，瓶底的面积为28cm2，瓶重和厚度均忽略不计。（已知ρ水=1 .0×103kg/m3，g=10N/kg） (1)求倒立放置时水对瓶盖的压强； (2)求倒立放置时矿泉水瓶对桌面的压强； (3)倒立放置后水对瓶盖的压力________（选填“大于”“小于”或“等于”）正立放置时水对瓶底的压力。请阐述理由________。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $