内容正文:
教学目标
1.知识与技能
(1)知道液体对容器底和侧壁的压强;知道液体内部存在压强。
(2)通过实验,探究液体压强与哪些因素有关。
(3)知道液体压强的分布规律。
(4)能利用液体内部压强分布规律解释分析一些简单的有关问题。
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教学目标
2.过程与方法
(1)通过实验探究,总结液体压强分布规律,让学生初步体会实验归纳的研究方法。
(2)实验和理性思维相结合,培养学生的科学探究能力。
教学目标
3.情感态度与价值观
通过各个环节,激发学生的求知欲,并使学生体验探究的乐趣,培养学生乐于探究物理知识的精神。
教学重点
探究液体压强与哪些因素有关。
教学难点
推导液体压强的计算公式。
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静止在桌面的矿泉水瓶,对支承它的桌面有压力,因而对桌面产生压强。瓶中的水对瓶底也有压强吗?
家里洗菜池没有水时,要提起池底排水口的橡皮塞很容易;洗碗菜池装满水时,要提起橡皮塞就比较费力,这说明水对池底的橡皮塞有向下的压力,水对橡皮塞有压强。
思考:固体放在水平地面上由于受到重力而对接触面产生压强,那么液体也受重力的作用,液体对容器底有压强吗?
液体由于受到重力的作用,而对支撑它的容器底部有压强。
思考:液体对容器底有压强,对容器侧壁也有压强吗?
液体由于具有流动性,会对容器的侧壁有压强
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分析论证
1.由于液体受重力的作用,所以液体对容器底部有压强。
2.由于液体具有流动性,所以液体对容器侧壁也有压强。
如图,液体能从容器侧壁的孔中流出,说明液体对侧面有压强;喷泉中水柱能向上喷出,说明液体内部向上也有压强。由于液体有流动性,液体内部向各个方向都有压强。
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提出问题:液体内部的压强的大小有什么特点呢?
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图是测量液体内部压强的仪器——压强计。它的探头是由空金属盒蒙上橡皮膜构成的。当探头上的橡皮膜受到压强时,橡皮膜发生形变,U形管两侧液面就会产生高度差,高度差的大小反映了薄膜所受压强的大小。
将无法直接测量或很难测量的物理量转换为能直接测量的物理量。
压强计的科学方法:转换法
压强计将液体压强的大小转换为U形管两边液面的高度差。
1.如图,把探头放进盛水的容器中,看看液体内部是否存在压强。
保持探头在水中的深度不变,看看液体内部在同一深度各个方向的压强是否相等。
2.增大探头在水中的深度,看看液体内部压强与深度有什么关系。
3.换用不同液体(如酒精)看看在深度相同时,液体内部的压强是否与液体的密度有关。
液体内部压强的大小具有这样的特点:在液体内部同一深度,向各个方向的压强都相等。深度越深,压强越大。液体内部压强还跟液体的密度有关,在深度相同时,液体密度越大,压强越大。
我们研究容器中液体内部的压强跟液体的深度、液体的密度之间的定量关系。
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”。
这个平面以上的液柱对平面的压力等于液柱所受的重力,所以计算出液柱的重力是解决问题的关键。设液柱的高处为h,平面的面积为S。
这个平面上方的液柱对平面的压力
F=G=mg=ρVg=ρShg
平面受到的压强
因此,液面下深度为h处液体的压强为p=ρgh
液体压强公式: p =ρgh。p表示压强,单位是Pa。ρ表示液体的密度,单位是kg/m3,h表示液体的深度,单位是m。
①液体的压强只跟液体的深度和密度有关,跟容器的形状和液体的质量、体积等因素无关。
②深度的处理:深度是以液面为起点,液体中某点到液面的竖直距离。
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人们在水中活动要承受一定的压强。屏住呼吸的潜水员在浅海中采集海参、珍珠贝;背着氧气瓶的潜水员在浅海中可以长时间地停留。
若要在较深的海水中工作,就要穿抗压潜水服了,这是由于海水的压强随深度的增加而增大,人体此时已无法承受海水的压强。
如果要潜入更深的海底,抗压潜水服也无能为力,需要专门的潜水器,以抗巨大的水压。2012年,我国的蛟龙号载人潜水器顺利完成7000m级潜水实验。
例题:有人说“设想你在7km深的蛟龙号潜水器中把一只脚伸到外面的水里,海水对你脚背压力大小相当于1500个人的重力!”海水压力真有这么大吗?请通过计算说明。
例题:有人说“设想你在7km深的蛟龙号潜水器中把一只脚伸到外面的水里,海水对你脚背压力大小相当于1500个人的重力!”海水压力真有这么大吗?请通过计算说明。
解:因为是估算,海水的密度取ρ=1╳103kg/m3 g=10N/kg,脚背宽度取8~10cm,
脚背长度取12~15cm,脚背面积取96~150cm2,近似取S=130