9.2 液体的压强 知识点对点讲义-2025-2026学年人教版物理八年级下学期
2026-03-06
|
2份
|
39页
|
499人阅读
|
13人下载
普通
资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理人教版八年级下册 |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | 第2节 液体的压强 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 4.81 MB |
| 发布时间 | 2026-03-06 |
| 更新时间 | 2026-03-08 |
| 作者 | 非靠谱老师 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-03-05 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/56676169.html |
| 价格 | 2.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
本讲义聚焦液体压强的特点、大小计算及连通器原理这一核心知识点,从生活现象(冰块融化撑鼓塑料袋)导入,通过压强计实验探究液体对容器底、侧壁及内部各方向的压强特点,推导液体压强公式p=ρgh,进而延伸至连通器的定义、特点及应用,构建从现象到规律再到应用的完整学习支架。
该资料以科学探究为主线,通过控制变量法探究液体压强与深度、密度的关系,用转换法(U形管液面高度差)反映压强大小,培养科学思维与模型建构能力。例题与中考真题覆盖压强计使用、公式应用等考点,课中辅助教师实验教学,课后助力学生通过易错点解析(如深度与长度的区别)和真题练习查漏补缺,强化物理观念的理解与应用。
内容正文:
第九章 压强
第2节 液体的压强
· 导入
把装在塑料袋中的方形冰块放在地面上,冰块的四个侧面不会挤压塑料袋。冰块熔化成水后,塑料袋就会被水撑的鼓鼓的。这说明液体压强具有跟固体压强不同的特点。你知道液体压强有哪些特点吗?
· 知识点对点
一、液体压强的特点☆☆
知识1 液体压强的特点☆
项目
内容
情景实例
如图9.2-1所示,有一个两端开口的玻璃圆筒,下端扎有橡皮膜,橡皮膜表面与原来与筒口相平,倒入水后,橡皮膜会向下凸出,表明水对容器底部有向下的压强
图9.2-1
在开口的矿泉水瓶上扎个小孔,水从小孔喷出的情况如图9.2-2所示,液体能从矿泉水瓶侧壁的孔喷出,表明水对容器侧壁有压强。
图9.2-2
如图9.2-3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,表明水内部向各个方向都有压强。
图9.2-3
总结:①液体受到重力,对容器底部有压力,所以对容器底产生压强;
②液体具有流动性,所以对容器侧壁有压强。
③液体内部向各个方向都有压强。
压强计
(1)作用:测量液体内部压强。
(2)构造:观察下图9.2-4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发生形变,U形管两侧液面就会产生高度差,高度差的大小反应了橡皮膜所受压强的大小,液面的高度差越大,压强越大。(下图9.2-5所示)
图9.2-4 图9.2-5
注意:①实验前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向平的,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。
④U形管压强计只能比较压强的大小,不能测量压强的大小。
· 例题
考点:液体压强与深度的关系
1.(2025春•天峨县期末)装满水的容器侧壁上开有三个孔,水从小孔中流出,图所示中描述正确的是( )
A. B.
C. D.
考点:液体压强产生的原因
2.(2023春•东湖区期中)如图所示,在瓶的a、b两处各扎一个小孔,并将孔封住。在瓶中注满水,打开a、b两孔后观察到图示的情况,这说明:水对容器的 有压强,这是因为液体具有 ;液体压强随 的增加而增大。
考点:压强计的结构及原理
3.(2025春•定州市期末)如图所示,在探究液体压强特点的实验过程中,将微小压强计的金属探头放在水中,下列说法正确的是( )
A.U形管应用了连通器的原理
B.此时U形管左端内部气压小于右端的大气压
C.在原位置改变压强计的金属探头的方向,U形管两边液面高度差不变
D.把金属探头从水中取出后放在盐水中,U形管两端的液面高度差一定增大
知识2 探究液体压强与哪些因素有关☆
实验8
探究液体压强与哪些因素有关
猜想
液体压强的大小可能与深度和液体的密度有关
设计
(1)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。
器材
U形管压强计、盛水容器、硫酸铜溶液等
步骤
(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。如图9.2-6
(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。如图9.2-7
(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。如图9.2-8
图示
图9.2-6
图9.2-7
酒精
酒精
图9.2-8
现象
(1)U形管液面的高度差Δh相等
(2)U形管液面高度差Δh1<Δh2<Δh3
(3)Δh水>Δh酒精
结论
(1)在液体内部的同一深度,向各个方向的压强相等。
(2)同种液体,液体内部的压强随深度的增加而增大。
(3)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。
拓展1
探究液体的压强与液体质量的关系
步骤
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。如图9.2-9
图示
h2
h1
图9.2-9
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质量无关,而与液体深度有关,深度越大,压强越大。
拓展2
探究液体压强与容器形状的关系
步骤
取两只不同形状容器,分别向两容器中装入深度相同的盐水,观察U形管压强计高度差
图示
现象
两容器U形管液面的高度差相同,液体内部的压强相同
结论
液体的压强与容器形状无关
· 例题
考点:探究液体内部压强实验的气密性检验
4.(2024•宜兴市一模)小夏在“研究液体内部的压强”的实验中:
(1)实验前检查装置时发现U形管两边的液面高度不相平,接下来正确的操作是 。
(2)将探头放进盛水的容器中,探头的橡皮膜会 (内凹/外凸)。
(3)通过比较C、D两图,可得到结论:同种液体的压强随 的增大而增大。
考点:探究液体内部压强与深度的关系
5.(2024春•管城区期末)关于如图所示的“探究液体内部的压强”的实验装置,下列说法正确的是( )
A.装置中的U形管是一个连通器
B.为了使实验现象更明显,U形管中应该选取密度大的液体
C.把探头慢慢下移,可以观察到U形管两侧液面的高度差增大
D.轻轻按压橡皮膜,发现U形管两液面无明显变化,说明装置不漏气
考点:探究液体内部压强与液体密度的关系
6.(2025春•莆田校级期末)如图所示,用压强计探究“影响液体内部压强大小的因素”。
(1)若在使用压强计前,发现U形管内水面已有高度差,通过 (选填序号)方法可以进行调节。
A.从U行管内向外倒出适量水 B.拆除软管重新安装 C.向U形管内添加适量水
(2)比较图甲和图乙,可以初步得出结论:在同种液体中,液体内部压强随液体 的增加而增大。
(3)如果要探究液体内部压强是否与液体密度有关,应选择乙和 图进行比较。可以初步得出的结论:在不同种液体中,当深度相同时,液体的密度越大,产生的压强越 (选填“大”或“小”)。
考点:探究液体内部各个方向上的压强
7.(2025•武汉模拟)为了探究“影响液体内部压强大小的因素”,甲、乙两个实验小组分别采用如图所示装置,其中甲装置U形管内装有已染色的水,乙装置隔板两侧装有不同液体,实验装置经测试均可以正常使用。下列说法正确的是( )
A.实验过程中,甲乙都是通过观察橡皮膜的形变来反映液体内部压强的大小
B.甲图中改变橡皮膜朝向,U形管两侧液面高度差改变
C.乙图中橡皮膜一定向左侧凸起
D.甲图中仅将金属盒下移,U形管两侧液面高度差增大
二、液体压强的大小☆☆
知识1 液体压强☆
项目
内容
公式推导
设液面下深度h处有一个水平放置的“水面”,平面的面积S,如图9.2-10所示
这个液柱的体积V=Sh,
这个液柱的质量m=ρV=ρSh,
这个液柱对平面的压力等于它所受的重力,即F=G=mg=ρgSh,
平面受到液柱的压强。
因此,液面下深度为h处液体的压强p=ρgh,由于液体内部同一深度处向各个方向的压强都相等,所以我们只要算出液体竖直向下的压强,也就知道了在这一深度处液体向各个方向的压强。这个公式定量的给出了液体内部压强的规律。
图9.2-10
公式
p=ρgh,变形公式,求深度:;求密度:
p-压强-Pa
ρ-密度-kg/m3
g-常数-9.8N/kg
h-深度-m
注意:①在液体内部压强的公式中,h表示液体的深度,而不是高度或长度。深度指的是液面下某处到自由液面(与大气接触的液面的竖直距离如下图9.2-11所示)
②公式p=ρgh适用于静止液体,不适用于流动的液体。当求放在水平面上的均匀柱体对水平面的压强时可以借用此公式。
液体对容器底压力和压强的关系
容器类型
柱形
敞口形
缩口形
图示
物理量
液体重力
容器的重力
液体的密度ρ
液体深度h
容器的底面积S
液体对容器底的压强
液体对容器底的压力
容器对桌面的压力
容器对桌面的压强
通关大招:液体对容器底的压力,以容器底为底面积,以深度为高的直柱形液柱的重力(图示黄色标注);紫色箭头表示等效液体的作用效果
辨析1
求压强公式
p=ρgh
区别
具有普遍的适用性
适用于液体
与压力和受力面积有关
与液体的密度和深度有关
联系
液体压强的公式p=ρgh是利用定义式推到出来的,对于规则的竖直容器,液体对容器底的压强用公式和p=ρgh,计算结果一致;对于其他不规则容器,计算液体压强一定要用公式p=ρgh,否则会出现错误
辨析2
深度
指由液面到计算压强的那一点之间的竖直距离,即深度是由上往下量的
高度
是指物体底部竖直向上得到的距离,即高度是由下往上量的
长度
是物体两端间的距离
· 例题
考点:变形公式ρ=p/gh求液体的密度
8.(2025春•珠海期末)如图所示,容器中间用隔板分成左右两部分,隔板下部有一圆孔用薄橡皮膜封闭,在两部分内装入深度相同的甲、乙两种液体,密度分别为ρ甲、ρ乙,橡皮膜向乙液体中凸出,则二者的大小关系是( )
A.ρ甲<ρ乙 B.ρ甲>ρ乙 C.ρ甲=ρ乙 D.无法确定
考点:变形公式h=p/ρg求液体的深度
9.(2025春•秦都区校级期末)如果潜水服可以承受5×105Pa压强。那么潜水员穿上这种衣服在海水中允许达到的最大深度是 。如果他的表面积约为2m2.那么他受到的水的压力是 。(海水的密度取1.0×103kg/m3)
考点:液体压强公式的推导
10.建立模型,推导公式:
如图所示,在液体深度为h处设想有一个水平放置的“平面”,其面积为S,从该平面到液面对应一段液柱,侧这段液柱产生的压强即为液体深度为h处的压强。
推导过程如下:
(1)液柱的体积:V= 。
(2)液柱的质量:m= 。
(3)液柱对该平面的压力:F=G= 。
(4)液柱对该平面的压强:p= 。
考点:液体压强的大小比较
11.(2025春•黄埔区校级期中)如图所示,水平桌面上放有两个完全相同的容器甲、乙,分别盛有质量相同的水。两个相同的药瓶,瓶口扎上橡皮膜,竖直地浸没在水中,容器甲内药瓶瓶口朝上,容器乙内药瓶瓶口朝下,药瓶在水里的位置相同。则容器底部对桌面的压强分别为p甲、p乙,水对橡皮膜的压强分别为p'甲、p'乙,它们关系正确的是( )
A.p甲>p乙,p'甲>p'乙 B.p甲<p乙,p'甲<p'乙
C.p甲=p乙,p'甲<p'乙 D.p甲=p乙,p'甲>p'乙
考点:液体压强的图像问题
12.(2025春•南岗区校级期中)小琪从同学们的实验报告中搜集了如图所示的四幅图像,其中分析正确的是( )
A.图甲中物体处于匀速直线运动,因为物体受到相互平衡的两个力
B.图乙说明物体在做匀速直线运动
C.图丙说明液体内部的压强与深度成正比
D.图丁说明物体所受重力与它的质量成反比
考点:平衡法在液体压强中的应用
13.(2025春•闵行区校级月考)【帕斯卡裂桶实验及应用】
帕斯卡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。结果只用了一杯水,就把桶压裂了,桶里的水就从裂缝中流了出来。
为理解帕斯卡裂桶实验中细管产生的压强传递效应,如图,两端开口的玻璃管一端贴贴附一张轻质塑料片,将其插入水中,塑料片至水面有18cm深,然后从上端管口慢慢倒入酒精,那么从塑料片算起,倒入的酒精高度为 cm,塑料片刚好脱离下端口下沉;若玻璃管粗2cm2,那么倒入的酒精质量为 g(ρ酒精=0.8×103kg/m3)。
考点:液体压强的变化量问题
14.(2025•丛台区校级四模)如图所示,薄壁圆柱容器甲和圆柱体乙置于水平地面上,容器甲足够高,底面积为5×10﹣2m2,盛有质量为5kg的水。圆柱体乙的质量为16kg,底面积为8×10﹣2m2。,g取10N/kg)求:
(1)求容器甲内水的体积V;
(2)求圆柱体乙对水平地面的压强p;
(3)若将一物块A分别浸没在容器甲的水中、放在圆柱体乙上表面的中央时,水对容器甲底部压强的变化量与圆柱体乙对水平地面压强的变化量相等,求物块的密度ρA。
考点:液体对容器底的压力与液体自身重力的关系
15.(2025春•新华区校级期末)如图,奶茶饮料(未装满)平放在水平桌面上,若将该饮料杯(梯形)倒置过来放在桌面上,则( )
A.杯子对桌面的压力变大
B.杯子对桌面的压强增大
C.杯内饮料对杯子底的压强减小
D.杯内饮料对杯子底的压力不变
考点:容器倒置问题
16.(2025春•盐湖区期末)如图所示,将未装满水且密封的矿泉水瓶,先正立放置在水平桌面上,再倒立放置,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,FA>FB B.pA<pB,FA>FB
C.pA<pB,FA<FB D.pA>pB,FA<FB
三、连通器☆
项目
内容
定义
上端开口、下端连通的容器叫做连通器,如下图9.2-12。
图9.2-12
特点
当连通器中装有同种液体且液体不流动时,连通器各部分中的液面高度总是相同的。如图9.2-13
液片
图9.2-13
利用液体压强解释连通器特点
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。
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9.2-14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9.2-15所示。
图9.2-14 图9.2-15
(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9.2-16所示。
图9.2-16 图9.2-17
(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9.2-17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,如图9.2-18所示。
(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9.2-19所示。
图9.2-18 图9.2-19
船闸
(1)构造:船闸由闸室和上、下游闸门以及上、下游阀门组成(见甲图)。
(2)工作原理:是利用连通器原理来工作的
(3)工作过程:①一艘轮船由上游通过船闸驶往下游的情况。
图9.2-20
②船由下游通过船闸驶往上游的情况,留给同学们做个思考题。
(4)三峡船闸—世界上最大的人造连通器:三峡大坝上、下游的水位差最高可达113m,巨大的落差有利于产生可观的电力,为了方便船只通行,建造了世界上最大的船闸。
· 例题
考点:连通器原理
17.(2025春•黄州区期中)连通器在日常生活、生产中有着广泛的应用。如图所示的事例中没有利用连通器原理的是( )
A.洗手间下水管 B.茶壶
C.自动供水盆景 D.船闸
考点:连通器的应用
18.(2025春•新华区校级期中)下列不是连通器的是( )
A.锅炉水位计 B.茶壶
C.U形管压强计 D.三峡船闸
考点:船闸工作原理
19.(2025春•深圳期中)船闸是利用 原理来工作的。当阀门B和下游闸门 、阀门A 时,闸室与河的上游构成连通器,水从上游流向闸室,闸室内的水面会迅速与河的上游相平;当阀门A和上游闸门 、阀门B 时,闸室与河的下游构成连通器,水从闸室流向下游,闸室的水面会迅速与下游的水面保持相平。
· 方法总结
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
转换法
通过观察U形管两液柱的高度差来比较压强的大小
演绎推理法
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,推导出液体压强的公式,这里从一般性的结论推出个别性的结论,就是演绎推理法
理想模型法
“液柱”用到了理想模型法。理想模型法是指在研究复杂的物理现象时,可以忽略次要因素,保留其主要因素,通过建立模型来揭示其本质特征的研究方法。因为实际现象和过程一般都比较复杂,设计众多因素,利用理想模型法可以起到简化作用,合理地反映现象的本质特征,如光线,力的示意图等均使用了理想模型法
· 易错
×
√
1误认为深度就是长度
实际是深度大多情况不等于“长度”的,深度是指从液面到液体内研究点的竖直距离,液面是指液体与大气接触的地方,而长度可以是竖直的,也可以使倾斜的。如图9.2-所示,l是液柱的长度,h是液体的深度。
图9.2-21
· 例题
考点:液体压强深度‘h’的理解
1.(2025春•同步)一个不规则容器内装有水,部分距离如图所示,则A点水的压强大小为 Pa,A点水的压强 (选填“<”“>”或“=”)B点水的压强。
· 中考真题
考点:液体压强与深度的关系
1.(2025•北京)取一段胶皮管,左端接一个漏斗,右端接一个尖嘴的小管,向漏斗中装水,使左侧管中液面高于小管口,便形成了一个人工喷泉,如图所示。请从力的角度推理说明右侧管口水喷出的原因。
考点:压强计的结构及原理
2.(2025•南通)如图所示,仅进行以下操作,能让U形管两侧液面高度差变大的是( )
A.转动压强计的金属盒 B.缓慢向上提起金属盒
C.在水中加入盐并搅拌 D.换用更细的U形管
考点:探究液体内部压强与深度的关系
3.(2025•盐城)小明利用如图所示的装置,探究液体压强与深度的关系。下列操作可行的是( )
A.向水里加盐
B.改变金属盒的朝向
C.将金属盒沿竖直方向移动
D.将金属盒和烧杯一同向上移动
考点:变形公式ρ=p/gh求液体的密度
4.(2025•乐山)如图所示,水平桌面上两个完全相同的容器中分别装有甲、乙两种液体,已知A、B两点处的液体压强相等,则两种液体的密度关系为( )
A.ρ甲>ρ乙 B.ρ甲<ρ乙 C.ρ甲=ρ乙 D.无法判断
考点:液体压强的大小比较
5.(2025•绵阳)如图所示,置于水平桌面的三个相同烧杯,分别装有质量相等的三种不同液体,x、y和z是三种液体中距杯底等高的点,则( )
A.液体密度:ρ甲>ρ乙>ρ丙 B.液体对烧杯底部的压强:p乙>p丙>p甲
C.烧杯对桌面的压力:F甲>F丙>F乙 D.x、y、z三点液体的压强:py>pz>px
考点:连通器的应用
6.(2025•成都)三峡大坝是当今世界最大的水利枢纽之一。轮船过大坝要经过五级船闸,船闸应用了连通器原理,下列器具利用了该原理的是( )
A.茶壶 B.密度计
C.高压锅 D.液体温度计
第 2 页 共 4 页
学科网(北京)股份有限公司
$
第九章 压强
第2节 液体的压强
· 导入
把装在塑料袋中的方形冰块放在地面上,冰块的四个侧面不会挤压塑料袋。冰块熔化成水后,塑料袋就会被水撑的鼓鼓的。这说明液体压强具有跟固体压强不同的特点。你知道液体压强有哪些特点吗?
· 知识点对点
一、液体压强的特点☆☆
知识1 液体压强的特点☆
项目
内容
情景实例
如图9.2-1所示,有一个两端开口的玻璃圆筒,下端扎有橡皮膜,橡皮膜表面与原来与筒口相平,倒入水后,橡皮膜会向下凸出,表明水对容器底部有向下的压强
图9.2-1
在开口的矿泉水瓶上扎个小孔,水从小孔喷出的情况如图9.2-2所示,液体能从矿泉水瓶侧壁的孔喷出,表明水对容器侧壁有压强。
图9.2-2
如图9.2-3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,表明水内部向各个方向都有压强。
图9.2-3
总结:①液体受到重力,对容器底部有压力,所以对容器底产生压强;
②液体具有流动性,所以对容器侧壁有压强。
③液体内部向各个方向都有压强。
压强计
(1)作用:测量液体内部压强。
(2)构造:观察下图9.2-4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发生形变,U形管两侧液面就会产生高度差,高度差的大小反应了橡皮膜所受压强的大小,液面的高度差越大,压强越大。(下图9.2-5所示)
图9.2-4 图9.2-5
注意:①实验前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向平的,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。
④U形管压强计只能比较压强的大小,不能测量压强的大小。
· 例题
考点:液体压强与深度的关系
1.(2025春•天峨县期末)装满水的容器侧壁上开有三个孔,水从小孔中流出,图所示中描述正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解答】解:根据液体压强的特点:液体内部的压强随深度的增加而增大。由液体压强公式p=ρgh知,深度越深,液体内部受到的压强越大,所以水喷射的距离就越远,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选:B。
考点:液体压强产生的原因
2.(2023春•东湖区期中)如图所示,在瓶的a、b两处各扎一个小孔,并将孔封住。在瓶中注满水,打开a、b两孔后观察到图示的情况,这说明:水对容器的 侧壁 有压强,这是因为液体具有 流动性 ;液体压强随 深度 的增加而增大。
【答案】侧壁;流动性;深度。
【解答】解:由于水具有流动性,对盛水的容器侧壁有压强;
由图可知,b孔喷出的水柱比a孔喷出的水柱射的更远,说明b孔处受到水的压强大,而b孔的深度比a孔更深,说明液体压强随深度的增加而增大。
故答案是:侧壁;流动性;深度。
考点:压强计的结构及原理
3.(2025春•定州市期末)如图所示,在探究液体压强特点的实验过程中,将微小压强计的金属探头放在水中,下列说法正确的是( )
A.U形管应用了连通器的原理
B.此时U形管左端内部气压小于右端的大气压
C.在原位置改变压强计的金属探头的方向,U形管两边液面高度差不变
D.把金属探头从水中取出后放在盐水中,U形管两端的液面高度差一定增大
【答案】C
【解答】解:A、连通器是上端开口、底部相连通的容器,而微小压强计的U形管一端是封闭的,不符合连通器的特点,没有应用连通器原理,故A错误。
B、当金属探头放入水中时,U形管左端液面受到的压强等于大气压强与液体压强之和再减去橡皮膜单位面积弹力的平均值,右端液面受到大气压作用。由于橡皮膜弹力很小可忽略,此时U形管左端内部气压大于右端的大气压,故B错误。
C、根据液体压强的特点,在液体内部同一深度,液体向各个方向的压强相等。所以在原位置改变压强计的金属探头的方向,探头受到的液体压强不变,则U形管两边液面高度差不变,故C正确。
D、液体内部压强与液体密度和深度有关,根据p=ρgh,把金属探头从水中取出后放在盐水中,若盐水的密度较大,但探头在盐水中的深度很小,根据公式计算可知,探头受到的压强不一定增大,所以U形管两端的液面高度差不一定增大,故D错误。
故选:C。
知识2 探究液体压强与哪些因素有关☆
实验8
探究液体压强与哪些因素有关
猜想
液体压强的大小可能与深度和液体的密度有关
设计
(1)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。
器材
U形管压强计、盛水容器、硫酸铜溶液等
步骤
(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。如图9.2-6
(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。如图9.2-7
(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。如图9.2-8
图示
图9.2-6
图9.2-7
酒精
酒精
图9.2-8
现象
(1)U形管液面的高度差Δh相等
(2)U形管液面高度差Δh1<Δh2<Δh3
(3)Δh水>Δh酒精
结论
(1)在液体内部的同一深度,向各个方向的压强相等。
(2)同种液体,液体内部的压强随深度的增加而增大。
(3)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。
拓展1
探究液体的压强与液体质量的关系
步骤
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。如图9.2-9
图示
h2
h1
图9.2-9
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质量无关,而与液体深度有关,深度越大,压强越大。
拓展2
探究液体压强与容器形状的关系
步骤
取两只不同形状容器,分别向两容器中装入深度相同的盐水,观察U形管压强计高度差
图示
现象
两容器U形管液面的高度差相同,液体内部的压强相同
结论
液体的压强与容器形状无关
· 例题
考点:探究液体内部压强实验的气密性检验
4.(2024•宜兴市一模)小夏在“研究液体内部的压强”的实验中:
(1)实验前检查装置时发现U形管两边的液面高度不相平,接下来正确的操作是 取下软管重新安装 。
(2)将探头放进盛水的容器中,探头的橡皮膜会 内凹 (内凹/外凸)。
(3)通过比较C、D两图,可得到结论:同种液体的压强随 深度 的增大而增大。
【答案】(1)取下软管重新安装;(2)内凹;(3)深度。
【解答】解:(1)当压强计的橡皮膜没有受到压强时,U形管中液面应该就是相平的,若U形管中的液面出现了高度差,就说明软管中的气体压强大于大气压,在压力差的作用下,U形管中的液面出现高度差;要调节,只需要将软管取下,再重新安装,这样的话,U形管中两管上方的气体压强就是相等的(都等于大气压),当橡皮膜没有受到压强时,U形管中的液面就是相平的,所以取下软管重新安装;
(2)将探头放进盛水的容器中,橡皮膜受到水的压强大于橡皮膜内部的压强,橡皮膜会向内凹;
(3)C、D两图中,液体密度相同,D中探头的深度较大,U形管的液面高度差较大,故所受液体压强较大,通过比较C、D两图,可得到结论:同种液体的压强随深度增大而增大。
故答案为:(1)取下软管重新安装;(2)内凹;(3)深度。
考点:探究液体内部压强与深度的关系
5.(2024春•管城区期末)关于如图所示的“探究液体内部的压强”的实验装置,下列说法正确的是( )
A.装置中的U形管是一个连通器
B.为了使实验现象更明显,U形管中应该选取密度大的液体
C.把探头慢慢下移,可以观察到U形管两侧液面的高度差增大
D.轻轻按压橡皮膜,发现U形管两液面无明显变化,说明装置不漏气
【答案】C
【解答】解:A、“U”形管一端开口,一端封闭,所以它不是一个连通器,故A错误;
B、根据转换法,压强计是通过观察U形管两端液面的高度差来显示橡皮膜所受压强的大小;如果被测压强大小相同,根据p=ρgh,U形管中液体密度越小,液面高度差就越大,为了使实验现象更明显,U形管中应该选取密度小的液体,故B错误;
C、把探头慢慢下移,液体的密度相同,深度越深,液体内部压强越大,U形管液面的高度差越大,故C正确,选C;
D、轻轻按压橡皮膜,发现U形管两液面无明显变化,说明装置漏气,故D错误。
故选:C。
考点:探究液体内部压强与液体密度的关系
6.(2025春•莆田校级期末)如图所示,用压强计探究“影响液体内部压强大小的因素”。
(1)若在使用压强计前,发现U形管内水面已有高度差,通过 ② (选填序号)方法可以进行调节。
A.从U行管内向外倒出适量水 B.拆除软管重新安装 C.向U形管内添加适量水
(2)比较图甲和图乙,可以初步得出结论:在同种液体中,液体内部压强随液体 深度 的增加而增大。
(3)如果要探究液体内部压强是否与液体密度有关,应选择乙和 丙 图进行比较。可以初步得出的结论:在不同种液体中,当深度相同时,液体的密度越大,产生的压强越 大 (选填“大”或“小”)。
【答案】(1)②;(2)深度;(3)丙;大。
【解答】解:(1)若在使用压强计前,发现U形管内水面已有高度差,进行调节时,只需要将软管取下,再重新安装,这样的话,U形管中两管上方的气体压强就是相等的(都等于大气压),当橡皮膜没有受到压强时,U形管中的液面就是相平的;选②;
(2)比较图甲和图乙,两杯中的液体密度相同、金属盒所处的深度不相同,深度越深,高度差越大,压强越大,可以初步得出结论:在同种液体中,液体内部压强随液体深度的增加而增大;
(3)要探究液体内部压强是否与液体密度有关,需要控制液体的深度相同,金属盒的方向相同,液体的密度不同,故选乙、丙两次实验即可;
由图乙丙知液体深度相同,盐水的密度大,U形管的高度差大,压强大,可以初步得出结论:在不同种液体中,当深度相同时,液体的密度越大,产生的压强越大。
故答案为:(1)②;(2)深度;(3)丙;大。
考点:探究液体内部各个方向上的压强
7.(2025•武汉模拟)为了探究“影响液体内部压强大小的因素”,甲、乙两个实验小组分别采用如图所示装置,其中甲装置U形管内装有已染色的水,乙装置隔板两侧装有不同液体,实验装置经测试均可以正常使用。下列说法正确的是( )
A.实验过程中,甲乙都是通过观察橡皮膜的形变来反映液体内部压强的大小
B.甲图中改变橡皮膜朝向,U形管两侧液面高度差改变
C.乙图中橡皮膜一定向左侧凸起
D.甲图中仅将金属盒下移,U形管两侧液面高度差增大
【答案】D
【解答】解:A、甲图是通过看U形管两侧液面的高度差来判断液体压强的大小的;而乙图中是通过观察橡皮膜的凹陷程度来判断两侧液体压强大小的,故A错误;
B、由于液体内部同一深度朝各个方向的压强相等,所以甲图中在同种液体同一深度处,改变橡皮膜朝向,U形管两端液面高度差不变,故B错误;
C、乙图中隔板左侧的液体密度大于右侧的液体密度,橡皮膜左侧液体压强可能大于右侧液体压强,橡皮膜向右侧凸起,故C错误;
D、甲图中仅将金属盒下移,液体压强增大,U形管两侧液面高度差增大,故D正确。
故选:D。
二、液体压强的大小☆
项目
内容
公式推导
设液面下深度h处有一个水平放置的“水面”,平面的面积S,如图9.2-10所示
这个液柱的体积V=Sh,
这个液柱的质量m=ρV=ρSh,
这个液柱对平面的压力等于它所受的重力,即F=G=mg=ρgSh,
平面受到液柱的压强。
因此,液面下深度为h处液体的压强p=ρgh,由于液体内部同一深度处向各个方向的压强都相等,所以我们只要算出液体竖直向下的压强,也就知道了在这一深度处液体向各个方向的压强。这个公式定量的给出了液体内部压强的规律。
图9.2-10
公式
p=ρgh,变形公式,求深度:;求密度:
p-压强-Pa
ρ-密度-kg/m3
g-常数-9.8N/kg
h-深度-m
注意:①在液体内部压强的公式中,h表示液体的深度,而不是高度或长度。深度指的是液面下某处到自由液面(与大气接触的液面的竖直距离如下图9.2-11所示)
②公式p=ρgh适用于静止液体,不适用于流动的液体。当求放在水平面上的均匀柱体对水平面的压强时可以借用此公式。
液体对容器底压力和压强的关系
容器类型
柱形
敞口形
缩口形
图示
物理量
液体重力
容器的重力
液体的密度ρ
液体深度h
容器的底面积S
液体对容器底的压强
液体对容器底的压力
容器对桌面的压力
容器对桌面的压强
辨析1
求压强公式
p=ρgh
区别
具有普遍的适用性
适用于液体
与压力和受力面积有关
与液体的密度和深度有关
联系
液体压强的公式p=ρgh是利用定义式推到出来的,对于规则的竖直容器,液体对容器底的压强用公式和p=ρgh,计算结果一致;对于其他不规则容器,计算液体压强一定要用公式p=ρgh,否则会出现错误
辨析2
深度
指由液面到计算压强的那一点之间的竖直距离,即深度是由上往下量的
高度
是指物体底部竖直向上得到的距离,即高度是由下往上量的
长度
是物体两端间的距离
· 例题
考点:变形公式ρ=p/gh求液体的密度
8.(2025春•珠海期末)如图所示,容器中间用隔板分成左右两部分,隔板下部有一圆孔用薄橡皮膜封闭,在两部分内装入深度相同的甲、乙两种液体,密度分别为ρ甲、ρ乙,橡皮膜向乙液体中凸出,则二者的大小关系是( )
A.ρ甲<ρ乙 B.ρ甲>ρ乙 C.ρ甲=ρ乙 D.无法确定
【答案】B
【解答】解:橡皮膜向乙液体中凸出,说明在橡皮膜处,甲液体产生的压强大于乙液体产生的压强,由于橡皮膜处甲、乙液体的深度相同,由p=ρgh可知,甲液体密度大于乙液体的密度,即ρ甲>ρ乙,故B正确、ACD错误。
故选:B。
考点:变形公式h=p/ρg求液体的深度
9.(2025春•秦都区校级期末)如果潜水服可以承受5×105Pa压强。那么潜水员穿上这种衣服在海水中允许达到的最大深度是 50m 。如果他的表面积约为2m2.那么他受到的水的压力是 106N 。(海水的密度取1.0×103kg/m3)
【答案】50m;106N。
【解答】解:由p=ρgh可得,潜水员穿上这种衣服在海水中允许达到的最大深度:
h50m,
由p可得,他受到的水的压力:
F=pS=5×105Pa×2m2=106N。
故答案为:50m;106N。
考点:液体压强公式的推导
10.建立模型,推导公式:
如图所示,在液体深度为h处设想有一个水平放置的“平面”,其面积为S,从该平面到液面对应一段液柱,侧这段液柱产生的压强即为液体深度为h处的压强。
推导过程如下:
(1)液柱的体积:V= Sh 。
(2)液柱的质量:m= ρSh 。
(3)液柱对该平面的压力:F=G= ρgSh 。
(4)液柱对该平面的压强:p= ρgh 。
【答案】(1)Sh;(2)ρSh;(3)ρgSh;(4)ρgh。
【解答】解:在液体深度为h处设想有一个水平放置的“平面”,其面积为S。推导过程如下:
(1)液柱的体积:V=Sh;
(2)液柱的质量:m=ρV=ρSh;
(3)这个液柱对平面的压力等于液柱的重力,即:F=G=mg=ρgSh;
(4)液柱对该平面的压强:pρgh。
故答案为:(1)Sh;(2)ρSh;(3)ρgSh;(4)ρgh。
考点:液体压强的大小比较
11.(2025春•黄埔区校级期中)如图所示,水平桌面上放有两个完全相同的容器甲、乙,分别盛有质量相同的水。两个相同的药瓶,瓶口扎上橡皮膜,竖直地浸没在水中,容器甲内药瓶瓶口朝上,容器乙内药瓶瓶口朝下,药瓶在水里的位置相同。则容器底部对桌面的压强分别为p甲、p乙,水对橡皮膜的压强分别为p'甲、p'乙,它们关系正确的是( )
A.p甲>p乙,p'甲>p'乙 B.p甲<p乙,p'甲<p'乙
C.p甲=p乙,p'甲<p'乙 D.p甲=p乙,p'甲>p'乙
【答案】C
【解答】解:甲、乙两容器质量相等,所装满水的质量相同,
所以容器对桌面的压力相等,即F甲=F乙;
底面积相同,根据p可知,容器对桌面的压强p甲=p乙;
由图知甲中橡皮膜的深度小于乙中橡皮膜的深度,根据p=ρgh可知水对容器底的压强p甲′<p乙′,故C正确。故选:C。
考点:液体压强的图像问题
12.(2025春•南岗区校级期中)小琪从同学们的实验报告中搜集了如图所示的四幅图像,其中分析正确的是( )
A.图甲中物体处于匀速直线运动,因为物体受到相互平衡的两个力
B.图乙说明物体在做匀速直线运动
C.图丙说明液体内部的压强与深度成正比
D.图丁说明物体所受重力与它的质量成反比
【答案】CD
【解答】解:A、由图甲可知,该图像为v﹣t图像,物体做匀速直线运动,说明物体受到平衡力的作用,但并非只受到两个力,故A错误;
B、图乙是s﹣t图像,时间变化,而路程s保持不变,说明物体处于静止状态,故B错误;
C、图丙是p﹣h图像,液体内部的压强与深度的关系图线是过原点的倾斜直线,液体密度相同,所以液体内部的压强与深度成正比,故C正确;
D、图丁是G﹣m图像,G与m的关系图线是过原点的倾斜直线,所以物体所受的重力与它的质量成正比,故D错误。
故选:C。
考点:平衡法在液体压强中的应用
13.(2025春•闵行区校级月考)【帕斯卡裂桶实验及应用】
帕斯卡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。结果只用了一杯水,就把桶压裂了,桶里的水就从裂缝中流了出来。
为理解帕斯卡裂桶实验中细管产生的压强传递效应,如图,两端开口的玻璃管一端贴贴附一张轻质塑料片,将其插入水中,塑料片至水面有18cm深,然后从上端管口慢慢倒入酒精,那么从塑料片算起,倒入的酒精高度为 22.5 cm,塑料片刚好脱离下端口下沉;若玻璃管粗2cm2,那么倒入的酒精质量为 36 g(ρ酒精=0.8×103kg/m3)。
【答案】22.5;36。
【解答】解:(1)水对塑料片向上的压强与酒精对塑料片向下的压强达到平衡,即压强相等;
故有:p水=p酒;即ρ水gh水=ρ酒gh酒;
得:1.0×103kg/m3×10N/kg×0.18m=0.8×103kg/m3×10N/kg×h酒
故h酒=0.225m=22.5cm;
(2)酒精的体积为:V=Sh酒=2cm2×22.5cm=45cm3;
由ρ得酒精的质量为:m=ρ酒V=0.8g/cm3×45cm3=36g。
故答案为:22.5;36。
考点:液体压强的变化量问题
14.(2025•丛台区校级四模)如图所示,薄壁圆柱容器甲和圆柱体乙置于水平地面上,容器甲足够高,底面积为5×10﹣2m2,盛有质量为5kg的水。圆柱体乙的质量为16kg,底面积为8×10﹣2m2。,g取10N/kg)求:
(1)求容器甲内水的体积V;
(2)求圆柱体乙对水平地面的压强p;
(3)若将一物块A分别浸没在容器甲的水中、放在圆柱体乙上表面的中央时,水对容器甲底部压强的变化量与圆柱体乙对水平地面压强的变化量相等,求物块的密度ρA。
【答案】(1)容器甲内水的体积为5×10﹣3m3;
(2)圆柱体乙对水平地面的压强P乙是2000Pa;
(3)物块A 的密度ρA是1.6×103kg/m3。
【解答】解:(1)容器甲内水的体积为:
V5×10﹣3m3;
(2)圆柱体乙置于水平地面上,圆柱体对地面的压力为:F=G=mg=16kg×10N/kg=160N,
圆柱体乙对地面的压强为:
p乙2000Pa;
(3)设物体A的质量为m,
由于物块A浸没在容器甲的水中,
则水对容器甲底部压强增加量为:Δp1=ρ水gΔh=ρ水g,
由于物块A放在圆柱体乙上表面的中央,
则圆柱体乙对地面压强的增加量为:Δp2,
因为Δp1=Δp2,
所以:ρ水g,
则物体A的密度为:
ρA1.6×103kg/m3。
答:(1)容器甲内水的体积为5×10﹣3m3;
(2)圆柱体乙对水平地面的压强P乙是2000Pa;
(3)物块A 的密度ρA是1.6×103kg/m3。
考点:液体对容器底的压力与液体自身重力的关系
15.(2025春•新华区校级期末)如图,奶茶饮料(未装满)平放在水平桌面上,若将该饮料杯(梯形)倒置过来放在桌面上,则( )
A.杯子对桌面的压力变大
B.杯子对桌面的压强增大
C.杯内饮料对杯子底的压强减小
D.杯内饮料对杯子底的压力不变
【答案】C
【解答】解:AB.杯子对桌面的压力等于杯子与饮料的重力之和,无论正放,还是倒放,杯子与饮料的重力不变,则杯子对桌面的压力不变,受力面积变大,由可知,杯子对桌面的压强减小,故AB错误;
C.正放时,杯中饮料的深度较大,根据p=ρgh可知,正放时饮料对杯底的压强较大,倒放时杯内饮料对杯子底的压强减小,故C正确;
D.正放时,杯子上宽下窄,杯子底部受到的压力小于杯中饮料的重力;倒放时,杯子上窄下宽,杯子底部受到的压力大于饮料的重力,因此倒放时杯内饮料对杯子底的压力变大,故D错误意。
故选:C。
考点:容器倒置问题
16.(2025春•盐湖区期末)如图所示,将未装满水且密封的矿泉水瓶,先正立放置在水平桌面上,再倒立放置,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,FA>FB B.pA<pB,FA>FB
C.pA<pB,FA<FB D.pA>pB,FA<FB
【答案】B
【解答】解:液体内部压强与液体深度和液体密度有关,密度相同时,深度越深,压强越大,倒立放置时,液体深度更深,则液体对瓶盖的压强也更大,即pA<pB;
正立放置时,水对瓶底的压力大小等于水的重力,即FA=G;
倒立放置时,由于瓶口位置是斜的,会分担一部分压力,所以水对瓶盖的压力小于水的重力,即FB<G,则FA>FB;故B正确、AC的错误。
故选:B。
三、连通器☆
项目
内容
定义
上端开口、下端连通的容器叫做连通器,如下图9.2-12。
图9.2-12
特点
当连通器中装有同种液体且液体不流动时,连通器各部分中的液面高度总是相同的。如图9.2-13
液片
图9.2-13
利用液体压强解释连通器特点
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。
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9.2-14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9.2-15所示。
图9.2-14 图9.2-15
(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9.2-16所示。
图9.2-16 图9.2-17
(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9.2-17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,如图9.2-18所示。
(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9.2-19所示。
图9.2-18 图9.2-19
船闸
(1)构造:船闸由闸室和上、下游闸门以及上、下游阀门组成(见甲图)。
(2)工作原理:是利用连通器原理来工作的
(3)工作过程:①一艘轮船由上游通过船闸驶往下游的情况。
图9.2-20
②船由下游通过船闸驶往上游的情况,留给同学们做个思考题。
(4)三峡船闸—世界上最大的人造连通器:三峡大坝上、下游的水位差最高可达113m,巨大的落差有利于产生可观的电力,为了方便船只通行,建造了世界上最大的船闸。
· 例题
考点:连通器原理
17.(2025春•黄州区期中)连通器在日常生活、生产中有着广泛的应用。如图所示的事例中没有利用连通器原理的是( )
A.洗手间下水管 B.茶壶
C.自动供水盆景 D.船闸
【答案】C
【解答】解:A.洗手间下水管符合上端开口、下部连通的特点,是连通器,故A不符合题意;
B.茶壶的壶嘴和壶身构成了连通器,符合上端开口、下部连通的特点,故B不符合题意;
C.因为盆景瓶外大气压等于瓶内水产生的压强与瓶内水上方气压之和,所以盆景自动供水装置是利用了大气压的作用,故C符合题意;
D.船闸的上游与闸室下面通过阀门相通,当下游阀门关闭,上游阀门打开,上游与闸室内的水位逐渐相平,打开上游闸门,船就可以进入闸室;同理,船再进入下游,就通过了船闸,船闸使用了连通器原理,故D不符合题意。
故选:C。
考点:连通器的应用
18.(2025春•新华区校级期中)下列不是连通器的是( )
A.锅炉水位计 B.茶壶
C.U形管压强计 D.三峡船闸
【答案】C
【解答】解:A.锅炉水位计符合上端开口、下端相连通的结构特点,属于连通器,故A不合题意;
B.茶壶的壶嘴和壶身上端开口、下端相连通,属于连通器,故B不合题意;
C.压强计底部连通,但是上端不都开口,不属于连通器,故C符合题意;
D.船闸的上游阀门打开时,上游和闸室构成连通器,下游阀门打开时,下游和闸室构成连通器,是利用连通器原理进行工作的,故D不合题意。
故选:C。
考点:船闸工作原理
19.(2025春•深圳期中)船闸是利用 连通器 原理来工作的。当阀门B和下游闸门 关闭 、阀门A 打开 时,闸室与河的上游构成连通器,水从上游流向闸室,闸室内的水面会迅速与河的上游相平;当阀门A和上游闸门 关闭 、阀门B 打开 时,闸室与河的下游构成连通器,水从闸室流向下游,闸室的水面会迅速与下游的水面保持相平。
【答案】连通器;关闭;打开;关闭;打开。
【解答】解:船闸是利用连通器原理来工作的。连通器是指几个底部互相连通的容器,注入同一种液体,在液体不流动时,连通器内各容器的液面总是保持在同一水平面上。当阀门B关闭和下游闸门关闭、阀门A打开时,闸室与河的上游构成连通器,根据连通器原理,水从上游流向闸室,闸室内的水面会迅速与河的上游相平。当阀门A关闭和上游闸门关闭、阀门B打开时,闸室与河的下游构成连通器,水从闸室流向下游,闸室的水面会迅速与下游的水面保持相平。
故答案为:连通器;关闭;打开;关闭;打开。
· 方法总结
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
转换法
通过观察U形管两液柱的高度差来比较压强的大小
演绎推理法
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,推导出液体压强的公式,这里从一般性的结论推出个别性的结论,就是演绎推理法
理想模型法
“液柱”用到了理想模型法。理想模型法是指在研究复杂的物理现象时,可以忽略次要因素,保留其主要因素,通过建立模型来揭示其本质特征的研究方法。因为实际现象和过程一般都比较复杂,设计众多因素,利用理想模型法可以起到简化作用,合理地反映现象的本质特征,如光线,力的示意图等均使用了理想模型法
· 易错
×
√
1误认为深度就是长度
实际是深度大多情况不等于“长度”的,深度是指从液面到液体内研究点的竖直距离,液面是指液体与大气接触的地方,而长度可以是竖直的,也可以使倾斜的。如图9.2-所示,l是液柱的长度,h是液体的深度。
图9.2-21
· 例题
考点:液体压强深度‘h’的理解
1.(2025春•同步)一个不规则容器内装有水,部分距离如图所示,则A点水的压强大小为 Pa,A点水的压强 (选填“<”“>”或“=”)B点水的压强。
【解答】解:(1)由图可知,A点所处的深度:
hA=70cm﹣10cm=60cm=0.6m,
则A点水的压强:
pA=ρ水ghA=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.6m=6×103Pa;
(2)由图可知,A、B两点水的深度hA>hB,
由p=ρ液gh可知,pA>pB,即A点水的压强大于B点水的压强。
故答案为:6×103;>。
· 中考真题
考点:液体压强与深度的关系
1.(2025•北京)取一段胶皮管,左端接一个漏斗,右端接一个尖嘴的小管,向漏斗中装水,使左侧管中液面高于小管口,便形成了一个人工喷泉,如图所示。请从力的角度推理说明右侧管口水喷出的原因。
【解答】解:该人工喷泉可视为一个连通器,根据连通器原理,当连通器内装有同种液体且液体静止时,各部分液面应保持相平。由于左侧管中液面高于小管口,为了使液面达到相平,水会在重力作用下流动。
同时,根据液体压强公式p =ρgh,左侧液面较高,右侧小管口处液体受到左侧较高液柱产生的压强作用,使得水有向右流动的趋势。
水从左侧向右侧尖嘴小管流动过程中,根据伯努利原理,流体在流速大的地方压强小,在流速小的地方压强大。尖嘴小管的横截面积较小,水在通过时流速会增大,压强减小,而外界大气压不变,在大气压和液体内部压强的共同作用下,水就会从右侧管口中喷出。
考点:压强计的结构及原理
2.(2025•南通)如图所示,仅进行以下操作,能让U形管两侧液面高度差变大的是( )
A.转动压强计的金属盒 B.缓慢向上提起金属盒
C.在水中加入盐并搅拌 D.换用更细的U形管
【解答】解:A、液体内部在同一深度不同方向的压强是相等的,转动压强计的金属盒,金属盒的深度不变,压强不变,U形管两边液面的高度差不变,故A错误;
B、缓慢向上提起金属盒,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B错误;
C、在水中加入盐并搅拌,在探头深度不变的情况下,盐水对探头的压强更大,能让U形管两侧液面高度差变大,故C正确;
D、烧杯内的液体对探头产生的压强一定时,U形管两边的高度差一定,与U形管的粗细无关,故D错误。
故选:C。
考点:探究液体内部压强与深度的关系
3.(2025•盐城)小明利用如图所示的装置,探究液体压强与深度的关系。下列操作可行的是( )
A.向水里加盐
B.改变金属盒的朝向
C.将金属盒沿竖直方向移动
D.将金属盒和烧杯一同向上移动
【解答】解:A、向水罐加盐,改变了液体的密度,没有改变深度,不能探究液体压强与深度的关系,故A不符合题意。
B、改变金属盒的朝向,是探究在同一深度,液体向各个方向的压强关系,不是探究与深度的关系,故B不符合题意。
C、将金属盒竖直方向移动,改变了金属盒在液体中的深度,液体密度不变,能探究液体压强与深度的关系,故C符合题意。
D、将金属盒和针筒一同向上移动,金属盒在液体中的深度不变,不能探究液体压强与深度的关系,故D不符合题意。
故选:C。
考点:变形公式ρ=p/gh求液体的密度
4.(2025•乐山)如图所示,水平桌面上两个完全相同的容器中分别装有甲、乙两种液体,已知A、B两点处的液体压强相等,则两种液体的密度关系为( )
A.ρ甲>ρ乙 B.ρ甲<ρ乙 C.ρ甲=ρ乙 D.无法判断
【解答】解:由图可知A、B两点处液体的深度关系为hA<hB,
已知A、B两点处液体的压强相等,根据p=ρgh可知,两种液体的密度关系为ρ甲>ρ乙,故A正确。
故选:A。
考点:液体压强的大小比较
5.(2025•绵阳)如图所示,置于水平桌面的三个相同烧杯,分别装有质量相等的三种不同液体,x、y和z是三种液体中距杯底等高的点,则( )
A.液体密度:ρ甲>ρ乙>ρ丙
B.液体对烧杯底部的压强:p乙>p丙>p甲
C.烧杯对桌面的压力:F甲>F丙>F乙
D.x、y、z三点液体的压强:py>pz>px
【解答】解:
A.三个烧杯相同,液体质量相等,由图可知液体体积V乙>V丙>V甲;根据密度公式,质量m相等时,体积越大,密度越小,所以ρ甲>ρ丙>ρ乙,故选项A错误;
B.液体对烧杯底部的压力等于液体的重力(柱形容器),三种液体质量相等,重力相等,因此压力F甲=F乙=F丙;烧杯底面积S相同,根据压强公式p,可得液体对烧杯底部的压强:p甲=p乙=p丙,故选项B错误;
C.烧杯对桌面的压力等于烧杯和液体的总重力,三个烧杯相同(重力相同),液体质量相等(重力相同),因此总重力相等,即:F甲=F乙=F丙,故选项C错误;
D.已知x、y、z三点距杯底等高,设该高度为h0,三种液体的深度分别为H甲、H乙、H丙,
则三点的深度分别为:hx=H甲﹣h0,hy=H乙﹣h0,hz=H丙﹣h0,
根据液体压强公式可得这三点的液体压强分别为:
px=ρ甲g(H甲﹣h0)=ρ甲gH甲﹣ρ甲gh0=p甲﹣ρ甲gh0﹣﹣﹣﹣①
py=ρ乙g(H乙﹣h0)=ρ乙gH乙﹣ρ乙gh0=p乙﹣ρ乙gh0﹣﹣﹣﹣②
pz=ρ丙g(H丙﹣h0)=ρ丙gH丙﹣ρ丙gh0=p丙﹣ρ丙gh0﹣﹣﹣﹣③
因液体密度关系为ρ甲>ρ丙>ρ乙,则ρ甲gh0>ρ丙gh0>ρ乙gh0﹣﹣﹣﹣④
且液体对烧杯底部的压强关系为p甲=p乙=p丙,所以x、y、z三点液体的压强关系为py>pz>px,故选项D正确。
故选:D。
考点:连通器的应用
6.(2025•成都)三峡大坝是当今世界最大的水利枢纽之一。轮船过大坝要经过五级船闸,船闸应用了连通器原理,下列器具利用了该原理的是( )
A.茶壶 B.密度计
C.高压锅 D.液体温度计
【解答】解:船闸应用了连通器原理。
A、茶壶的壶身和壶嘴构成连通器,故A符合题意;
B、密度计是利用物体的漂浮条件来工作的,故B不符合题意;
C、高压锅是利用液体的沸点与气压的关系,故C不符合题意;
D、液体温度计是利用物体的热胀冷缩的原理来工作的,故D不符合题意。
故选:A。
声明:试题解析著作权属所有,未经书面同意,不得复制发布日期:2026/2/27 0:27:31;用户:理化老师;邮箱:18241224808;学号:42782977
第 2 页 共 4 页
学科网(北京)股份有限公司
$
相关资源
由于学科网是一个信息分享及获取的平台,不确保部分用户上传资料的 来源及知识产权归属。如您发现相关资料侵犯您的合法权益,请联系学科网,我们核实后将及时进行处理。