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第二節(jié) 探究：液體壓強(qiáng)與哪些因素有關(guān)
第八章 壓強(qiáng)
學(xué)習(xí)目標(biāo)
課時(shí)講解
1
課時(shí)流程
2
液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)
探究液體壓強(qiáng)的規(guī)律
液體壓強(qiáng)公式
連通器
逐點(diǎn)
導(dǎo)講練
課堂小結(jié)
作業(yè)提升
知1－講
感悟新知
知識(shí)點(diǎn)
液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)
1
1. 液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)
操作 現(xiàn)象 結(jié)論
在上端開(kāi)口、下端蒙有橡皮膜的玻璃管中緩緩加水，觀察到橡皮膜向下凸 液體對(duì)容器底部有壓強(qiáng)
感悟新知
總結(jié)歸納 液體向各個(gè)方向都有壓強(qiáng)。
知1－講
操作 現(xiàn)象 結(jié)論
在塑料袋內(nèi)裝上水，水使塑料袋的四周都向外凸 液體對(duì)側(cè)壁有壓強(qiáng)
將塑料袋套在手上，浸入水中，觀察到塑料袋緊緊貼在手上 液體內(nèi)部有壓
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知1－講
方法點(diǎn)撥
轉(zhuǎn)換法顯示液體壓強(qiáng)
實(shí)驗(yàn)中將看不見(jiàn)的壓強(qiáng)轉(zhuǎn)換為橡皮膜或塑料袋的形變，其形變程度反映了壓強(qiáng)的大小，形變方向反映了壓強(qiáng)的方向。
感悟新知
2. 液體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因
知1－講
液體為什么對(duì)底部有壓強(qiáng)
液體為什么對(duì)側(cè)壁和向各個(gè)方向都有壓強(qiáng)
感悟新知
知1－講
深度理解
液體除了對(duì)容器底部產(chǎn)生壓強(qiáng)外，還對(duì) “限制”它流動(dòng)的容器側(cè)壁產(chǎn)生壓強(qiáng)，固體則只對(duì)其支承面產(chǎn)生壓強(qiáng)。
知1－練
感悟新知
[ 期中·海口龍華區(qū) ] 在正方體玻璃盒的 a、 b、 c、 d
四個(gè)面上各開(kāi)一個(gè)相同的孔，并蒙上繃緊程度相同的橡皮膜，如圖所示，將此裝置分別置于水和酒精中。則下列選項(xiàng)中能反映橡皮膜受到液體的壓強(qiáng)的是？( )
例1
知1－練
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解題秘方：橡皮膜的形變方向由玻璃盒所受的液體壓強(qiáng)方向決定，橡皮膜的形變程度由玻璃盒所受的液體壓強(qiáng)大小決定，據(jù)此分析即可判斷。
知1－練
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解析： 玻璃盒水平放置，因兩側(cè)液體的深度相同，則所受液體的壓強(qiáng)相等，所以兩側(cè)橡皮膜都向內(nèi)凹，且凹陷程度相同；因?yàn)橄露讼鹌つぴ谝后w中的深度大于上端橡皮膜在液體中的深度，下端橡皮膜受到液體的壓強(qiáng)大，上端橡皮膜受到液體的壓強(qiáng)小，所以，下端橡皮膜向內(nèi)凹的程度大，上端橡皮膜向內(nèi)凹的程度小，故 B 正確。
答案：B
知1－練
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1. [ 期末·廣州白云區(qū) ] 一個(gè)空的塑料藥瓶，瓶口扎上橡皮膜，豎直浸入 水中，第一次 瓶口朝上，第二次瓶口朝下，這兩次藥瓶在水里的位置相同（如圖），則第一次橡皮膜向______（填“內(nèi)凹”或“外凸”），第二次橡皮膜向 ______(填 “內(nèi)凹”或“外凸”），且第二次橡皮膜形
變程度更 ______（填“大”或“小”）。
內(nèi)凹
內(nèi)凹
大
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知2－講
知識(shí)點(diǎn)
探究液體壓強(qiáng)的規(guī)律
2
1.U 形管壓強(qiáng)計(jì)
結(jié)構(gòu)
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知2－講
續(xù)表
使用 ① 實(shí)驗(yàn)前 : 需檢查裝置的氣密性 , 以防漏氣。可用手輕按橡皮膜 ,觀察 U 形管兩側(cè)液面的高度差是否變化，若變化 , 則說(shuō)明不漏氣 ; 若不變化 , 則說(shuō)明漏氣 , 需重新調(diào)整實(shí)驗(yàn)裝置；② 使用時(shí) : 應(yīng)使探頭緩慢地下沉或轉(zhuǎn)動(dòng) , 以便于觀察 U 形管兩側(cè)液面的變化情況；③ 為了便于觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 , 可以在 U 形管的液體中滴一滴紅色墨水
原理
知2－講
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方法點(diǎn)撥
轉(zhuǎn)換法
通過(guò)U形管壓強(qiáng)計(jì)把所測(cè)量的液體的壓強(qiáng)轉(zhuǎn)換為U形管的兩管中液體的液面差來(lái)表示。
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2. 探究液體壓強(qiáng)大小和液體密度、深度的關(guān)系
實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 探究液體壓強(qiáng)和液體密度的關(guān)系 探究液體壓強(qiáng)和液體深度的關(guān)系
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 控制浸入液體的深度相同，改變液體的密度，比較壓強(qiáng)大小 控制液體的密度相同，改變浸入液體的深度，比較壓強(qiáng)大小
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知2－講
深入思考 液體對(duì)容器底部壓強(qiáng)的大小為什么和液體的重
力無(wú)關(guān)？
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
結(jié)論 深度相同時(shí)，液體的密度越大，液體內(nèi)部壓強(qiáng)越大 同種液體內(nèi)部壓強(qiáng)，深度越深，壓強(qiáng)越大
知2－講
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方法點(diǎn)撥
控制變量法
由于影響液體壓強(qiáng)大小的因素較多，故在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，注意每次探究某一因素對(duì)液體壓強(qiáng)的影響時(shí)，應(yīng)控制其他因素不變。例如探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)與液體密度的關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制深度相同，只改變液體密度，比較液體壓強(qiáng)的大小。
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3. 探究液體壓強(qiáng)大小和方向的關(guān)系
實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 探究液體壓強(qiáng)和方向的關(guān)系
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 保持在水中的深度不變，只改變探頭的方向，比較向各個(gè)方向壓強(qiáng)的大小
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
結(jié)論 同種液體內(nèi)部同一深度，向各個(gè)方向的壓強(qiáng)都相等
知2－講
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深度理解
由于容器側(cè)壁對(duì)液體有支持力，故液體對(duì)容器底部的壓力不一定等于液體的重力。
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總結(jié) 液體內(nèi)部壓強(qiáng)規(guī)律：同種液體同一深度，向各個(gè)方向的
壓強(qiáng)相等；液體的壓強(qiáng)與液體的密度和深度有關(guān)，深度一定時(shí)，液體的密度越大，壓強(qiáng)越大；液體的密度一定時(shí)，深度越深，壓強(qiáng)越大。
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知2－練
[ 一模·汕頭澄海區(qū) ] 如圖 3 所示是利用 U 形管壓強(qiáng)計(jì)探究影響液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小因素的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，各完全相同的容器中皆裝有 20 cm 高的液體。
例2
知2－練
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解題秘方：壓強(qiáng)計(jì)是通過(guò)橡膠管中氣體壓強(qiáng)的變化來(lái)改變U 形管中兩側(cè)液體高度差的，若液體壓強(qiáng)計(jì)氣密性差， U 形管兩側(cè)液柱的高度差變化都很小。探究液體內(nèi)部某點(diǎn)壓強(qiáng)大小跟該點(diǎn)到容器底部距離的關(guān)系，根據(jù)控制變量法需要控制探頭所處的深度相同。
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知2－練
(1)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，應(yīng)檢查壓強(qiáng)計(jì)的氣密性：輕輕按壓探頭，如果觀察到 U 形管兩側(cè)液面始終保持相平，則說(shuō)明壓強(qiáng)計(jì)的氣密性______ （填“好”或“差”）。
差
解析： 輕輕按壓探頭，如果觀察到 U 形管兩側(cè)液面始終保持相平，則說(shuō)明壓強(qiáng)計(jì)漏氣，氣密性差。
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(2)圖③所示的實(shí)驗(yàn)中，清水對(duì)探頭橡皮膜產(chǎn)生向______ (填 “上”或“下”)的壓強(qiáng)，由圖①～③可得結(jié)論：在相同液體內(nèi)部同一深度，壓強(qiáng)的大小與方向 ______ (填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”)。
上
無(wú)關(guān)
解析： 圖③所示的實(shí)驗(yàn)中，橡皮膜朝下，所以清水對(duì)探頭橡皮膜產(chǎn)生向上的壓強(qiáng)；由圖①～③可得壓強(qiáng)計(jì)處在清水中的深度相同，不同的是壓強(qiáng)計(jì)的探頭方向，但壓強(qiáng)計(jì)兩側(cè)液面的高度差沒(méi)有變化，可得結(jié)論：在相同液體內(nèi)部同一深度，壓強(qiáng)的大小與方向無(wú)關(guān)。
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知2－練
(3)圖③中探頭所受壓強(qiáng)為 p3，圖⑤中探頭所受壓強(qiáng)為 p5，則p3 ______ （填“＞”“＝”或“＜”） p5，甲同學(xué)由此得出結(jié)論：液體的密度越大，壓強(qiáng)越大。乙同學(xué)則認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)不能得出這個(gè)結(jié)論，因?yàn)闆](méi)有控制 ______相同。
<
深度
知2－練
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解析： 由圖③中壓強(qiáng)計(jì)兩側(cè)液面的高度差小于圖⑤中壓強(qiáng)計(jì)兩側(cè)液面的高度差，可得 p3感悟新知
知2－練
(4)丙同學(xué)想利用圖③和圖④的實(shí)驗(yàn)探究液體內(nèi)部某點(diǎn)壓強(qiáng)大小跟該點(diǎn)到容器底部距離的關(guān)系，需從圖④盛水的容器中抽掉共 ______ cm 高的水。
4
解析： 利用圖③和圖④的實(shí)驗(yàn)探究液體內(nèi)部某點(diǎn)壓強(qiáng)大小跟該點(diǎn)到容器底部距離的關(guān)系，需要控制探頭所處的深度相同，所以需從圖④盛清水
的容器中抽掉共 h=10 cm-6 cm=4 cm 高的清水。
知2－練
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2.實(shí)驗(yàn)活動(dòng)探究課，小明將一 個(gè) 圓 柱 形塑 料 瓶 底部 剪 掉 并 蒙 上 橡 皮 膜扎 緊，制成了如圖甲所示的簡(jiǎn)易壓強(qiáng)檢測(cè)裝置（實(shí)驗(yàn)中忽略水槽中的液面變化）
知2－練
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(1)將塑 料 瓶 壓 入 液體中是 通 過(guò) 觀 察 橡 皮膜的凹陷程度來(lái)判斷液體的壓強(qiáng)大小。這種研究方法是_______________ 。
(2)從乙、丙兩圖實(shí)驗(yàn)操作可以發(fā)現(xiàn)，小明同學(xué)設(shè)計(jì)的思路：保持_________不變，研究液體內(nèi)部壓強(qiáng)與_________ 的關(guān)系。
轉(zhuǎn)換法
液體密度
液體深度
知2－練
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(3)小 明 繼 續(xù) 進(jìn) 行了圖丙、丁的實(shí) 驗(yàn) 操作：將塑料 瓶壓入 水中，并在_______ （填“塑料瓶” 或“水槽”）上作出液面的標(biāo)記（如圖丙），再將塑料瓶壓入裝有鹽水的水槽內(nèi)，直至液面到達(dá)標(biāo)記處（如圖丁），觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可得出結(jié)論：在同一深度處，液體的密度越大，壓強(qiáng)________ 。
塑料瓶
越大
知2－練
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(4)小明將 某種液體倒入塑料瓶?jī)?nèi)，將塑料瓶緩慢壓入水中，如圖戊所示，當(dāng)看到塑料瓶底部橡皮膜變平時(shí)，發(fā)現(xiàn) 塑料 瓶?jī)?nèi)液體的液面高于水 槽中水的液面，說(shuō)明瓶?jī)?nèi)液體的密度_____ （填“大于”“小于”或“ 等 于”）水 的密度。
小于
知3－講
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知識(shí)點(diǎn)
液體壓強(qiáng)公式
3
1. 液體壓強(qiáng)的公式推導(dǎo)
模型示意圖 推導(dǎo)過(guò)程
設(shè)想在一玻璃容器內(nèi)的水中有一高為 h，截面為 S 的水柱，試計(jì)算這段水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)，即為水深為 h 處的壓強(qiáng) 水柱的體積為 V=Sh
水的密度為 ρ
水柱的質(zhì)量為 m=ρV=ρSh
水柱對(duì)其底面積的壓力F=G=mg=ρVg=ρShg
水柱對(duì)其底面積的壓強(qiáng)為p== =ρgh
感悟新知
知3－講
特別提醒
辨析：深度和高度
深度：液體內(nèi)一點(diǎn)到自由液面的豎直距離。
高度：液體內(nèi)一點(diǎn)到容器底的豎直距離。
例如：圖 4 中 A 點(diǎn)的深
度為16 m，高度為7 m。
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2. 液體壓強(qiáng)的公式 p=ρgh
(1) 公式
知3－講
公式和單位
公式變形
感悟新知
(2) 深度 h 的理解
深度( h)：某點(diǎn)到自由液面的距離(如圖 5 所示)。
自由液面：和空氣直接接觸的液面。
知3－講
感悟新知
3. 公式理解 液體的壓強(qiáng)與液體的深度和液體的密度有關(guān)，跟液體的質(zhì)量和體積等其他因素?zé)o關(guān)。
深入思考 公式 p= 與 p=ρ 液 gh 的區(qū)別是什么？
知3－講
感悟新知
知3－講
深度理解
p= 為壓強(qiáng)定義式，普遍適用于固體、液體、氣體； p=ρ 液 gh 是由定義式推導(dǎo)出來(lái)的，只適用于液體。
知3－練
感悟新知
如圖 6 所示，裝有水的容器放在水平地面上， A 點(diǎn)受到的壓強(qiáng)是______ Pa。（水的密度為 1.0×103 kg/m3，g 取 10 N/kg）
例3
6×10 3
知3－練
感悟新知
解析： A 處水的深度 h=70 cm-10 cm=60 cm=0.6 m，則 A點(diǎn)受到的壓強(qiáng) p=ρ 水 gh=1.0×10 3 kg/m 3×10 N/ kg×0.6 m=6×10 3 Pa。
解題秘方：A 處水的深度為從 A 點(diǎn)到自由液面（和大氣相通的液面）的距離；根據(jù) p=ρ 水 gh 求壓強(qiáng)時(shí)，注意深度 h 的單位為米（ m）。
知3－練
感悟新知
3. [ 月考·西安新城區(qū)校 級(jí) ] 如圖所示，一重為 2 N 的薄 壁容 器 中裝 有 質(zhì) 量 為 600 g 的水，容 器 的 底 面 積 為40 cm2，水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)為_(kāi)_______Pa（ρ 水 =1.0× 10 3 kg/m 3， g 取10 N/kg）。
1 000
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知4－講
知識(shí)點(diǎn)
連通器
4
1. 連通器
定義 上端開(kāi)口、底部互相連通的容器
圖例
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知4－講
續(xù)表
特點(diǎn) 連通器里裝同種液體，當(dāng)液體不流動(dòng)時(shí)，連通器各部分中的液面總是相平的
實(shí)例
感悟新知
知4－講
2. 連通器液面相平的原理
提出問(wèn)題 連通器里裝同種液體，當(dāng)液體不流動(dòng)時(shí)，連通器各部分中的液面為什么總是相平的
連通器模型
思路分析
推導(dǎo)過(guò)程 因?yàn)橐浩?AB 靜止，受到平衡力，所以 F 左 =F 右（ F=pS），故 p 左 =p 右，即 ρ 左 gh 左 =ρ 右 gh 右，因此 h 左 =h 右
知4－講
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方法點(diǎn)撥
理想模型法
在推導(dǎo)連通器兩邊液面為什么相平時(shí)，在容器底部連通的部分假設(shè)有一個(gè)液體構(gòu)成的薄片，它的厚度為 0，稱為液片 AB，由它靜止時(shí)受力平衡可以推導(dǎo)兩邊液面高度相同。液片AB 即為理想化的模型。
知4－講
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深度理解
(1)液體靜止。
(2)同一種液體。
(3)液面和大氣相通。
深入思考 連通器液面相平的條件是什么？
感悟新知
知4－講
3. 連通器的應(yīng)用
知4－講
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知識(shí)鏈接
船閘的工作原理
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知4－講
4. 帕斯卡原理
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 在塑料袋不同的位置扎幾個(gè)洞，用手?jǐn)D壓塑料袋，看到水從不同的位置噴出 如圖，把活塞向下推，容器內(nèi)的液體向各個(gè)方向噴出
帕斯卡原理 加在密閉液體上的壓強(qiáng)，能夠大小不變地被液體向各個(gè)方向傳遞 應(yīng)用
感悟新知
知4－練
如圖 8 所示，茶壺的壺蓋上開(kāi)有小孔，壺嘴和壺身構(gòu)成一個(gè) __________，壺內(nèi)盛水，水面最高可到達(dá)圖中位置_______ （填“A”或“B”）。
例4
連通器
B
知4－練
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解題秘方：靜止在連通器中的同一種液體，各部分的液面總在同一水平線上。
解析： 壺嘴與壺身上端開(kāi)口、下端相連通，所以是連通器。連通器中裝水時(shí)，各個(gè)部分水面相平，水面最高高度不超過(guò)最低的開(kāi)口位置，所以茶壺內(nèi)盛水，水面最高只能達(dá)到位置 B 的高度。
知4－練
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4. 南水北調(diào)中線工程從丹江口水庫(kù)引水，穿過(guò)黃河，直 通 北 京。工 程 師 設(shè)計(jì)了如圖所示的穿黃隧洞，整 個(gè)穿黃隧洞相當(dāng)于一個(gè) _________。當(dāng)水不流動(dòng)時(shí)，水對(duì) A 點(diǎn)的壓強(qiáng)______ （填“大于”“等于”或“小于”）水對(duì) B點(diǎn)的壓強(qiáng)。
連通器
小于
探究：液體壓強(qiáng)與哪些因素有關(guān)
計(jì)算公式： p=ρgh
特點(diǎn)
液體的
壓強(qiáng)
重力
應(yīng)用
流動(dòng)性
產(chǎn)生
原因
連通器
船閘

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