資源簡介

8.2 液體內(nèi)部的壓強(qiáng)
【基礎(chǔ)知識清單】
1．由于液體受到 作用，且具有 性，所以液體對阻礙它散開的 和 都有壓強(qiáng)。
2．在液體內(nèi)部 （選填“有”或“沒有”）壓強(qiáng)，在同一深度處，液體內(nèi)部向各個(gè)方向的壓強(qiáng)都 ；在同種液體中，液體內(nèi)部的壓強(qiáng)隨深度的增加而 （選填“增大”或“減小”）；在深度相同的情況下，液體的密度越大，液體內(nèi)部的壓強(qiáng)越 （選填“大”或“小”）。
3．液體內(nèi)部壓強(qiáng)的公式是： 。
【知識深層理解】
一、液體對容器底和壁的壓強(qiáng)
(
圖
8-2-1
甲
乙
)1．液體對容器底和壁都有壓強(qiáng)：如圖8-2-1所示，將液體倒入甲、乙兩容器，結(jié)果橡皮膜都會向外突出，說明液體對容器底和壁都有壓強(qiáng)。
2．液體對容器底和壁產(chǎn)生壓強(qiáng)的原因：由于液體受到重力作用，且具有流動性，所以液體對阻礙它散開的容器底和容器壁都有壓強(qiáng)。
(
壓強(qiáng)計(jì)
探頭
紅墨水
U形管
液體
圖
8-2-2
)二、探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)的規(guī)律
1．實(shí)驗(yàn)裝置：如圖8-2-2所示。
2．實(shí)驗(yàn)原理：當(dāng)液體內(nèi)部有壓強(qiáng)時(shí)，液體會通過探頭上的橡皮膜壓縮橡皮管中的空氣，從而使U形管兩側(cè)的液柱會出現(xiàn)高度差（右側(cè)高，左側(cè)低）。反之，當(dāng)U形管兩側(cè)的液柱出現(xiàn)高度差時(shí)，說明液體內(nèi)部有壓強(qiáng)，高度差越大，說明壓強(qiáng)越大。
3．探究液體內(nèi)部是否有壓強(qiáng)：
(
圖
8-2-3
)（1）實(shí)驗(yàn)方法：轉(zhuǎn)換法，把液體內(nèi)部的壓強(qiáng)轉(zhuǎn)換為U形管兩側(cè)的高度差。
（2）實(shí)驗(yàn)過程：如圖8-2-3所示。把壓強(qiáng)計(jì)的探頭放入液體內(nèi)部，觀察U形管兩側(cè)是否出現(xiàn)高度差。
（3）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：把壓強(qiáng)計(jì)的探頭放入液體內(nèi)部，觀察到U形管兩側(cè)出現(xiàn)了高度差。
（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：液體內(nèi)部有壓強(qiáng)。
4．探究液體內(nèi)部同一深度向各個(gè)方向壓強(qiáng)的關(guān)系：
（1）實(shí)驗(yàn)方法：
①控制變量法：控制液體深度和密度不變，改變探頭的方向；
②轉(zhuǎn)換法：通過觀察壓強(qiáng)計(jì)兩側(cè)液柱的高度差，比較液體內(nèi)部壓強(qiáng)的大小。
（2）實(shí)驗(yàn)過程：如圖8-2-4所示，把壓強(qiáng)計(jì)的探頭固定在某一深度處，旋轉(zhuǎn)探頭，使探頭分別指向上、下、左、右、前、后等各個(gè)方向，同時(shí)觀察U形管兩側(cè)液柱的高度差。
(
圖
8-2-4
)
（3）實(shí)驗(yàn)表格：
探頭方向 所處液體 探頭深度 壓強(qiáng)計(jì)內(nèi)液面的高度差
上 水 相同 相同
下 水 相同 相同
左 水 相同 相同
右 水 相同 相同
前 水 相同 相同
后 水 相同 相同
（4）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：在同一深度處，無論壓強(qiáng)計(jì)的探頭指向哪個(gè)方向，U形管兩側(cè)液柱的高度差都相同。
（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在同一深度處，液體內(nèi)部向各個(gè)方向的壓強(qiáng)都相等。
5．探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)與深度的關(guān)系：
（1）實(shí)驗(yàn)方法：
①控制變量法：控制液體密度不變，改變液體的深度；
②轉(zhuǎn)換法：通過觀察壓強(qiáng)計(jì)兩側(cè)液柱的高度差，比較液體內(nèi)部壓強(qiáng)的大小。
（2）實(shí)驗(yàn)過程：如圖8-2-5所示，把壓強(qiáng)計(jì)的探頭分別放在同種液體的不同深度處，觀察比較壓強(qiáng)計(jì)兩側(cè)液柱的高度差。
(
圖8-2-5
)
（3）實(shí)驗(yàn)表格：
實(shí)驗(yàn)次數(shù) 所處液體 探頭深度 壓強(qiáng)計(jì)內(nèi)液面的高度差
1 水 小 小
2 水 較大 較大
3 水 最大 最大
（4）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：在同種液體中，探頭越深，壓強(qiáng)計(jì)兩側(cè)液柱的高度差越大。
（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在同種液體中，液體內(nèi)部的壓強(qiáng)隨深度的增加而增大。
6．探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)與液體密度的關(guān)系：
（1）實(shí)驗(yàn)方法：
①控制變量法，控制液體深度不變，改變液體的密度；
②轉(zhuǎn)換法：通過觀察壓強(qiáng)計(jì)兩側(cè)液柱的高度差，比較液體內(nèi)部壓強(qiáng)的大小。
（2）實(shí)驗(yàn)過程：如圖8-2-6所示，把壓強(qiáng)計(jì)的探頭分別放在水和鹽水中同一深度處，觀察比較壓強(qiáng)計(jì)兩側(cè)液柱高度差的大小。
(
水
鹽水
圖
8-2-6
)
（3）實(shí)驗(yàn)表格：
實(shí)驗(yàn)次數(shù) 所處液體 探頭深度 壓強(qiáng)計(jì)內(nèi)液面的高度差
1 水 相同 小
2 鹽水 相同 大
（4）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：在深度相同的情況下，液體的密度越大，壓強(qiáng)計(jì)兩側(cè)液柱的高度差越大。
（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在深度相同的情況下，液體的密度越大，液體內(nèi)部的壓強(qiáng)越大。
【總體結(jié)論】在液體內(nèi)部存在壓強(qiáng)，在同一深度處，液體內(nèi)部向各個(gè)方向的壓強(qiáng)都相等；在同種液體中，液體內(nèi)部的壓強(qiáng)隨深度的增加而增大；在深度相同的情況下，液體的密度越大，液體內(nèi)部的壓強(qiáng)越大。
三、液體內(nèi)部壓強(qiáng)公式
(
h
S
圖
8-2-7
)如圖8-2-7所示，已知液體的密度為ρ，選擇液體中底面積為S、高度為h的一個(gè)液柱為研究對象，則：
液柱的體積V為：
液柱的質(zhì)量m為：
液柱的重力G為：
液柱的壓力F為：
液柱對底面的壓強(qiáng)p為：
所以，液體內(nèi)部深度為處壓強(qiáng)大小的計(jì)算公式為：
其中p是液體內(nèi)部的壓強(qiáng)，單位是Pa；ρ是液體的密度，單位必須用㎏/m3；；h為深度，單位必須用m。
【例題1】已知水的密度是1.0×103kg/m3，則水下4m深處的壓強(qiáng)是多少？
解：水下4m深處的壓強(qiáng)是：
答：水下4m深處的壓強(qiáng)是。
四、液體內(nèi)某點(diǎn)的深度
某點(diǎn)的深度是指該點(diǎn)到液面的距離，不是該點(diǎn)到容器底部的距離，如圖8-2-8甲所示。圖乙中A點(diǎn)的深度是20cm，而不是0。
(
h
甲
乙
20cm
A
圖
8-2-8
)
五、柱形物體對水平面的壓強(qiáng)
(
S
h
圖8
-
2
-
9
)如圖8-2-9所示，對于上下均勻的柱體：
物體的體積為：
物體的質(zhì)量為：
物體受到的重力為：
水平面受到的壓力為：
物體對水平面的壓強(qiáng)為：
即： (公式應(yīng)用條件：放在水平面上的柱形物體)
通過推導(dǎo)發(fā)現(xiàn)，水平面上柱形物體對水平面的壓強(qiáng)公式與液體內(nèi)部壓強(qiáng)公式相同，其中，ρ為柱形物體的密度，h為物體的高度。
【例題2】已知，一個(gè)高為10cm的鐵制圓柱體放在水平地面上，地面受到的壓強(qiáng)為 Pa。（）
解析：地面受到的壓強(qiáng)為：
答案：
六、形狀不同的容器內(nèi)液體對底面的壓強(qiáng)
(
乙
甲
圖
8-2-10
丙
)如圖8-2-10所示，對于甲形狀的容器，內(nèi)部液體沒有全部壓在底面上，只有底面正上方的液體壓在底面上，其余液體的重力被容器的側(cè)壁承擔(dān)，此時(shí)液體對底面的壓力等于容器底面正上方液體的重力，小于所有液體的重力，即：F壓＜G，所以不能用公式進(jìn)行計(jì)算。
對于乙形狀的容器，內(nèi)部液體全部壓在底面上，此時(shí)液體對底面的壓力等于液體的重力，即：，所以可以用公式進(jìn)行計(jì)算。
對于丙形狀的容器，液體不但全部壓在底面上，側(cè)壁還要給液體斜向下的壓力，增加了液
體對底面的壓力，此時(shí)液體對底面的壓力大于液體的重力，即：，所以不能用公式進(jìn)行計(jì)算。
【總結(jié)】通過以上分析可知，在計(jì)算容器內(nèi)液體對底部的壓強(qiáng)時(shí)，只有上下均勻的容器才能用公式進(jìn)行計(jì)算。但是，無論對于何種形狀的容器，計(jì)算液體對底部的壓強(qiáng)時(shí)，公式p=ρgh是通用的，是首選公式。
七、典型例題及做題方法總結(jié)
【例題3】一艘潛水艇潛入水面以下100m深處時(shí)，潛水艇受到的壓強(qiáng)是多大？潛水艇艙蓋的面積是2m2，艙蓋上受到的壓力是多大？（）
解：潛水艇受到的壓強(qiáng)是：
艙蓋上受到的壓力是：
答：潛水艇受到的壓強(qiáng)是106Pa，艙蓋上受到的壓力是2×106N。
(
圖8
-
2
-
11
)【例題4】如圖8-2-11所示，平底燒瓶底面積為30cm2，內(nèi)裝500ml的水，水深為10cm，燒瓶放在80dm2的水平桌面上，容器自重和容器的厚度忽略不計(jì)，
（ρ水=1.0×103kg/m3，g =10N/kg）求：
（1）水對燒瓶底部的壓強(qiáng)；
（2）水對燒瓶底部的壓力；
（3）桌面受到的壓力；
（4）桌面受到的壓強(qiáng)。
分析：因?yàn)闊坎皇巧舷戮鶆虻闹w，所以在計(jì)算容器底受到的壓強(qiáng)時(shí)，不能用公式進(jìn)行計(jì)算，只能選擇公式p=ρgh進(jìn)行計(jì)算。
解：（1）
水對燒瓶底部的壓強(qiáng)為：
（2）
水對燒瓶底部的壓力為：
（3）
水的質(zhì)量為：
水的重力為：
桌面受到的壓力為：
（4）桌面受到的壓強(qiáng)為：
答：（1）水對燒瓶底部的壓強(qiáng)為103Pa；（2）水對燒瓶底部的壓力為3N；（3）桌面受到的壓力為5N；（4）桌面受到的壓強(qiáng)為1.67×103Pa。
【總結(jié)】
（1）桌面的受力面積是指物體與桌面的接觸面積；
（2）液體內(nèi)部壓強(qiáng)的計(jì)算一般用公式；
（3）固體對水平面的壓強(qiáng)一般用公式。

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