内容正文:
第3节 压强(4)
八年级科学上册 •浙教版(2024)
第二章—力与空间探索
本章引言
火箭发射时,向下喷出高速热气流,利用产生的反作用推力而上升,把人造卫星、载人飞船、空间站、空间探测器等运载到预定的轨道。飞机的飞翔、列车的飞驰、轮船的航行、人的行走,都跟力的作用有关。
自然界中,所有物体的运动都跟力的作用有关。那么,常见的力有哪些?运动和力之间有着怎样的关系?
教学目标
一
02
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。
01
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。
科学观念
03
通过探究实践获得测液体压强的方法。
04
科学思维
探究实践
态度责任
培养实事求是的科学态度。
教学引入
二
人类通向深海的道路十分崎岖和艰难,其原因之一,是深海的海水压力大得令人难以置信,人要潜入深海,是一个高科技难题。2011年,我国自主研制的蛟龙号载人潜水器潜入了5km级的深海中,敲开了这一神秘“龙宫”的大门。
深海5km意味着什么?有人说,设想你在5km深的蛟龙号潜水器中把一只脚伸到外面的水里,海水对你脚背的压力相当于1000个人叠起来踩在你的脚上!
海水压力果真有这么大吗?
01
连通器
连通器
三
上端开口、下端连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)连通器概念
实验用连通器 自制连通器
U型管连通器
连通器
三
①实验探究
如图所示,将两根玻璃管下端用橡皮管连在一起,管中注入适量的水,将其中一根玻璃管固定在铁架台上,手持另一根玻璃管,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。
(2)连通器的特点
连通器
三
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,两筒中水面总是相平。
连通器
三
②连通器的特点
连通器里装同种液体,当液体不流动时,连通器各部分中的液面总是相平的。
由连通器特点可知,液面相平的条件:连通器中只有一种液体;液体不流动。
连通器
三
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。
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。
A
B
(3)解释连通器特点
连通器
三
F左
F右
液体静止,液片AB处于平衡状态
水平方向,液片
受力平衡 F左=F右
液片两侧压强
相等,即 p左=p右
得出h左=h右,液片
两侧液柱高度相等
h右
h左
ρgh左=ρgh右
②连通器液面相平原理
两侧液
面相平
02
液体产生的压力
液体产生的压力
四
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。
液体产生的压力
四
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。
液体产生的压力
四
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。
液体产生的压力
四
(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=30cm=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。
液体产生的压力
四
(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。
液体产生的压力
四
2.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。
液体产生的压力
四
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)
3.液体对容器底部的压力和液体重力的关系
03
随堂练习
随堂练习
五
1.下列各图不属于连通器的是( )
C
随堂练习
五
2.如图的装置中,两端开口的U形管装有一定量的水,将A管稍向右倾斜,稳定后B管中的水面将( )
A.低于A管中的水面
B.高于A管中的水面
C.与A管中的水面相平
D.以上三种情况均有可能
C
随堂练习
五
3.我国经济快速发展,很多厂商一改过去“酒香不怕巷子深”的观点,纷纷为自己的产品做广告,但有些广告制作却忽视了其中的科学性. 如图所示的广告中各有一处科学性的错误,请你找出来,并简要说明它违背了什么物理原理或规律。
甲图错误: ,它违背了
壶身水面比壶嘴水面低,茶水却倒出来了
连通器原理。
随堂练习
五
4.在底面积相同、形状不同的三个容器甲、乙、丙分别倒入质量相同、密度不同的a、b、c三种液体后,液面高度相同,如图所示,液体密度最大的是 ;三容器中底部所受液体压强分别为p甲、p乙、p丙,它们的大小关系是 ;三容器中底部所受液体压力分别为F甲、F乙、F丙,它们的大小关系是 。
F丙>F乙>F甲
丙
p甲<p乙<p丙
课堂小结
六
①连通器:上端开口、下端连通的容器叫做连通器。
②特点:连通器里装同种液体,当液体不流动时,
连通器各部分中的液面总是相平的。
③应用:茶壶、锅炉水位计、洗手间下水管等。
④船闸:由闸室和上、下游闸门以及上、下游阀门组成,
是一个巨大的连通器。
①柱形容器:液体对容器底的压力大小等于液体的重力。
②口大底小容器:液体对容器底的压力小于液体的重力。
③口小底大容器:液体对容器底的压力大于液体的重力。
液体的压强
液体产生的压力
连通器
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