内容正文:
8.2探究:液体压强与哪些因素有关(2)
【课前预习】
1.公式即适用于固体计算压强和压力,也适用于液体计算压强和压力。
2.公式P=ρ液gh是计算液体内部压强的公式,不能计算固体压强。
3.公式P=ρ液gh中,ρ液是液体的密度,h是( ):研究点向上到自由液面的竖直距离。
4.利用P=ρ液gh计算注意单位,h的单位是( )ρ液的单位是( )求出的压强p单位才是pa。
5.分析固体压力、压强时,一般先确定压力大小(水平面受到的压力大小等于( ),后根据公式计算压强。
6.分析液体对容器底部压力、压强时,一般先根据公式P=ρ液gh计算液体对容器底部的压强,在根据公式F=PS计算液体对容器底部的压力。
【名校课堂】
【例题1】如图1,重为20N的容器(容器壁厚度不计)放在水平桌面上,容器容积V=6×10-³m³,底面积S=2×10⁻²m²,高h=0.2m。当容器装满水时,求:
(1)水对容器底部的压强和压力;
(2)容器对水平桌面的压强和压力。(g=10N/kg)
图1
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【变式1】如图2.高15cm的玻璃杯内装有3N的水,杯子的底面积为20cm²,杯内的水面高度是10cm,若玻璃杯受到的重力是1N,求:
(1)水对杯底的压力;
(2)装有水的玻璃杯对水平桌面的压强。
图2
液体对容器底部的压力与液体重力的关系:
液体的压强虽然是由于液体的重力产生的,但是液体对容器底部的压力大小并不一定等于液体的重力,这是由于容器形状不同产生的结果。
【等高同种液体】如图3.甲、乙、丙三个容器,底面积相同,高度相同,质量相等,但形状不同,装入等高的同一种液体。
1.则容器底部所受到的压强:P甲( )P乙( )P丙。
2.容器底部所受到的压力:F甲( )F乙( )F丙。
3.容器中液体的重力:G甲( )G乙( )G丙。图3
4.容器底部所受到的压力与容器中液体的重力比较归纳:
(1)对于柱状容器,F乙( )G乙;
(2)对于上窄下宽的容器,F甲( )G甲;
(3)对于上宽下窄的容器,F丙( )G丙(均选填“>”“<”或“=”)。
5.哪个容器对桌面的压强和压力大?
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【变式2】如图4,底面积相同而形状不同的A、B两个容器中装有等高的同种液体,则液体对容器底部的压强、压力的关系为:PA( )PB,FA( )FB。
容器对桌面的压强、压力的关系为PA'( )PB',FA'( )
Fs'(均选填“>”“<”或“=”)。 图4
【等质量同种液体】如图5,甲、乙、丙三个容器,底面积相同,高度相同,质量相等,但形状不同,装人等质量的同一种液体(先画出杯子里液体深度情况)。
1.则容器底部所受到的压强:P甲( )P乙( )P丙。
2.容器底部所受到的压力:F甲( )F乙( )F丙。
3.容器中液体的重力:G甲( )Gz( )G丙。图5
4.容器底部所受到的压力与容器中液体的重力比较
F甲( )G甲,F乙( )Gz,F丙_( )G丙(均选填“>”“<”或“=”)。
5.哪个容器对桌面的压强和压力大?
【变式3】如图6,甲、乙、丙三个容器,底面积相同,高度相同,质量相等,但形状不同,装人三种液体,三个容器底部受到液体的压强相等,则三种液体的密度比较的结果是:ρ甲( )ρ乙( )ρ丙。
图6
【装满倒置】一圆台形容器内装满水,置于水平桌面上(如图7甲),此时水对容器底部的压强为P甲,对容器底的压力为F甲,然后将该容器倒置于桌面上
(如图7乙),此时水对容器底部压强为P乙,对容器底压力为F乙,则P甲( )P乙,F甲( )F乙。容器对桌面的压强P甲( )P乙′,容器对桌面的压力F甲( )Fz'。
【未装满倒置】一个容器中装有等质量的水(未装满)如图8甲,然后倒置如图8乙,水对容器底部的压强P甲( )P乙,水对容器底部的压力F甲( )F乙。容器对桌面的压强P甲’( )Pz′,容器对桌面的压力F甲’( )Fz'。
【试管倾斜问题】如图9,把盛有液体的一根试管逐渐倾斜(液体不流出)则试管底部受到的压强( )。(选填“变大”“变小”或“不变”)
【变式4】如图10,两支相同的试管分别装入质量相等的不同种液体,甲试管竖直放置,乙试管倾斜放置时,两试管内液面相平,则甲试管中液体对容器底部的压强ρ甲和乙试管中液体对容器底部的压强P乙比较结果是:P甲( )P乙。
【变式5】如图11,两支相同的试管分别装人质量相等的不同种液体,甲试管竖直放置,乙试管倾斜放置时,两试管内液面不相平,则甲试管中液体对容器底部的压强ρ甲和乙试管中液体对容器底部的压强P乙比较结果是:P甲( )P乙。
【巩固训练】
1.如图12所示,三个相同的烧杯放在同一水平桌面上,分别盛有盐水、水和酒精,它们液面的高度相同,其中烧杯底部受到液体压强最大的是( )
A.盛盐水的烧杯
B.盛水的烧杯
C.盛酒精的烧杯
D.三者一样大
2.如图13所示,容器中盛有一定量的水,容器底部A、B、C三点的压强PA、PB、Pc的大小关系是( )
3.如图14所示,容器中盛满水,其中A点距离液面h₁=30cm,距离容器底部h₂=20cm,则水在A点处产生的压强是( )Pa。
4.如图15所示,在盛满液体的容器轻轻放入一个小木块,木块放入前后液体的容器底部的压强P₁和P₂的大小关系是:P₁( )P₂
5.如图16所示,甲、乙、丙三个容器底面积相同,且装有相同深度的水。现将三个完全相同的铁球分别浸没于三个容器的水中,铁球均不与杯底接触,水也没有溢出。此时( )容器中水对容器底的压强最大。
6.有一截面积为5cm²,两端开口的玻璃管(管壁厚不计),用薄塑料片(质量不计)挡住其下端管口,然后插人杯中液面下20cm处,如图17所示,若沿管壁缓慢向管中注人120g水银后,薄塑料片刚好下落,求:
(1)水银对塑料片产生的压强?
(2)杯中液体的密度?
图17
答案
8.2探究:液体压强与哪些因素有关(2)
【课前预习】
3.深度
4.m;kg/m³
5.液体重力
【例题1】
解:(1)水对底部
p=ρgh=1×10³kg/m³×10N/kg×0.2m=2000Pa
F=pS=2000Pa×2×10⁻²m²=40N
(2)容器对桌面
m水=ρV=1×10³×6×10⁻³=6kg G水=60N
F总=G水+G容=60+20=80N
p桌=F总/S=80÷(2×10⁻²)=4000Pa
答案:(1)p=2000Pa,F=40N;(2)F=80N,p=4000Pa
【变式1】
解:h=10cm=0.1m S=20cm²=2×10⁻³m²
(1)p水=ρgh=1000×10×0.1=1000Pa
F底=pS=1000×2×10⁻³=2N
(2)桌面压力F=3N+1N=4N
p桌=4÷(2×10⁻³)=2000Pa
答案:(1)2N;(2)2000Pa
【等高同种液体 甲乙丙】
1.=;=
2.=;=
3.>;>
4.(1)= (2)> (3)<
5.丙容器压力、压强最大
【变式2】
PA=PB;FA=FB;PA'<PB';FA'<FB'
【等质量同种液体】
1.<;<
2.<;<
3.=;=
4.F甲>G甲,F乙=G乙,F丙<G丙
5.丙容器压力、压强最大
【变式3】
ρ甲>ρ乙>ρ丙
【装满倒置】
P甲=P乙;F甲>F乙;P甲'<P乙';F甲'=F乙'
【未装满倒置】
P甲<P乙;F甲>F乙;P甲'<P乙';F甲'=F乙'
【试管倾斜】变小
【变式4】P甲>P乙
【变式5】P甲>P乙
【巩固训练】
1.A
2.PA<PB<PC
3.3000
4.=
5.甲
6.解:(1)S=5cm²=5×10⁻⁴m² m水银=0.12kg
G水银=0.12×10=1.2N
p水银=F/S=1.2÷(5×10⁻⁴)=2400Pa
(2)h液=0.2m,p液=p水银=2400Pa
ρ液=p/(gh)=2400÷(10×0.2)=1.2×10³kg/m³
答案:(1)2400Pa;(2)1.2×10³kg/m³
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