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課時2 液體壓強(qiáng)的計算及連通器
第2節(jié) 探究：液體壓強(qiáng)與哪些因素有關(guān)
1.知道液體壓強(qiáng)的公式，并會用液體壓強(qiáng)公式p=ρgh進(jìn)行簡單的計算。
2.知道連通器和它的原理；了解一些連通器的應(yīng)用實例。
3.知道帕斯卡原理及其應(yīng)用。
我們已經(jīng)知道了液體內(nèi)部壓強(qiáng)的特點(diǎn)，你知道如何計算液體內(nèi)部壓強(qiáng)嗎？
思考
根據(jù)壓強(qiáng)公式：
液體底面壓強(qiáng)為：
即F壓 = G液 = m液 g = ρ液V液 g = ρ液Shg
因此，液面下h處液體的壓強(qiáng)為：
由公式可以看出，液體壓強(qiáng)只與 有關(guān)
液體密度和深度
p= ρgh
在液體中取底面積為S、高為h的一個圓柱形(或棱柱形)液柱為研究對象。
靜止時，液柱底面所受的豎直向上的壓力一定等于此液柱所受的的重力。
p=
F
S
知識點(diǎn)一：液體壓強(qiáng)的大小
計算公式
P：液體壓強(qiáng)—Pa
ρ：液體密度—kg/m3
g：9.8N/kg或10N/kg
h：深度—m
1Pa=1N/m2
理解
1.使用時單位要統(tǒng)一。
2.液體內(nèi)部壓強(qiáng)只跟液體密度和深度有關(guān)，與液體的質(zhì)量、體積、重力、容器的底面積、容器形狀等均無關(guān)。
p= ρgh
3.p= ρgh只適用于靜止液體內(nèi)部壓強(qiáng)的計算。
4.h的物理意義
公式 p= ρgh中h表示深度，即從液體的自由液面到被測點(diǎn)的豎直距離。
5.計算液體壓力的時候，往往結(jié)合兩個公式 和 p= ρgh一起使用。
p=
F
S
20cm
50cm
A
A點(diǎn)的深度為_____cm
30
深度h
A
深度h
溫馨提示
是壓強(qiáng)的定義式，對固體、液體和氣體都適用；
在特殊情況下，p= ρgh也可以用來計算固體壓強(qiáng)，這里所說的特殊情況是指：該固體是放置在水平面上的質(zhì)地均勻，上下粗細(xì)一致的柱體。
p=
F
S
例題：如圖所示，容器內(nèi)裝有h=20cm高的水， h1=12cm，求:
(1) 容器底部受到的壓強(qiáng)?
(2) A點(diǎn)的壓強(qiáng)?(g=10N/kg)
解：由題意可知，容器底的深度為h=20cm=0.2m
A點(diǎn)的深度為hA=h-h1=20cm-12cm=8cm=0.08m
p底=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa
pA=ρ水ghA=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.08m=800Pa
帕斯卡裂桶實驗
法國科學(xué)家帕斯卡在1648年做了一個實驗。在一個封閉的木桶內(nèi)裝滿水，從桶蓋上插進(jìn)一根細(xì)長的管 子，他從樓房的陽臺上向管中灌水，只用了幾杯水，就把桶撐裂了。你能解釋這個現(xiàn)象嗎？
幾杯水的體積很小，所受重力也很小，但是將幾杯水裝在細(xì)長的管子中，可以使水的高度很大，也就是使木桶中水的深度迅速增大。根據(jù)公式p=pgh，可知木桶受到的壓強(qiáng)迅速增大，就會把木桶撐裂。
假設(shè)帕斯卡的陽臺高10m，g取10N/kg水的密度為1×103 kg/m3
根據(jù)液體壓強(qiáng)公式p=ρgh可得；
p水=ρ水gh=1×103 kg/m3×10N/kg×10m=1×105 Pa=1×105N/m2
相當(dāng)于1m2的面積上站著2頭大象.
你知道木桶承受了多大壓力嗎？
思考
容器里壺嘴和壺身的液面總是相平的
容器的底部是連通的，茶壺蓋上有一個小孔，使壺嘴和壺蓋都與大氣相通
認(rèn)真觀察玻璃容器，它們的壺嘴和壺身的液面有什么特點(diǎn)呢？
思考
認(rèn)真觀察玻璃容器，它們的結(jié)構(gòu)和壺蓋有什么共同特點(diǎn)？
思考
知識點(diǎn)二：與液體壓強(qiáng)相關(guān)的應(yīng)用實例
上端開口、底部互相連通的容器叫做連通器
現(xiàn)象
連通器裝有相同液體，液體不流動時，各部分液面高度相同
連通器裝不同液體時，液面不一定相平
連通器的特點(diǎn)

為什么呢？
如果連通器中只裝一種液體（密度相同），在液體不流動的情況下，連通器各部分中的液面總是相平的。
連通器內(nèi)液面相平的條件
同種液體（密度相同），液體靜止，各部分直接與大氣相接觸。
液面與連通器的形狀、是否水平無關(guān).
注意
液體靜止時，液片也靜止
平衡狀態(tài)
二力平衡
F左=F右
受力面積相同
p左=p右
ρ液 gh左=ρ液 gh右
h左=h右
液面相平
假設(shè)容器底部有一豎直液片
——假想模型法
在以下容器中，從右側(cè)倒入水，左側(cè)倒入煤油靜止后，兩端液面會相平嗎？為什么？
思考
（ρ煤油=0.8×103kg/m3）
煤油
密度大的液面較低
由于ρ煤油< ρ水
分界面AB是靜止的，有F煤油=F水
代入液壓公式有：ρ煤油 gh煤油 = ρ水gh水
設(shè)靜止后，煤油和水的分界面為AB，煤油表面與分界面的豎直距離為h煤油，水的表面與分界面豎直距離為h水
則有p煤油SAB = p水SAB
故有h煤油 > h水
則有p煤油 = p水
h煤油
h水
A
B
水
水壺的壺嘴與壺身組成連通器
以下是生活中常見的連通器，它們各有什么功能？想想看，它們是怎樣利用連通器的特點(diǎn)來實現(xiàn)自己的功能的？
1. 茶 壺
連通器的功能：
控制出水量
茶壺的哪部分是連通器？
小孔，使壺體與外界相通
壺嘴（開口）
底部相連
連通器的應(yīng)用
水塔
用戶
壓水站
2. 水塔供水系統(tǒng)
設(shè)計水塔有什么要求？
水塔要比周圍的建筑高。
水塔是如何給周圍建筑供水的？
在打開水龍頭的時候，形成了連通器的結(jié)構(gòu)，水要上升到和水塔中的水一樣高，因此可以不斷地流出來。
水位計
電熱水器的哪部分是連通器？
3. 電熱水器的水位計
電熱水器的水位計和水箱構(gòu)成了連通器。通過水位計上水面的高低指示水箱中剩余水的多少。
4. 下水道的回水彎
回水彎有什么作用？
阻止下水道中的有害氣體進(jìn)入屋內(nèi)。
牲畜自動飲水器是如何自動工作的？
5. 牲畜自動飲水器
在牲畜飲水時，水槽里面的水位逐漸下降，浮漂也隨之下降。通過杠桿使活塞向上升起，使水從水管中流出，補(bǔ)充進(jìn)水槽中。
大壩上游與下游落差100多米，船只怎樣順利通行呢？
思考
6. 船閘
船從上游到下游時：
　　先打開　 閥門，使　 和
　 形成連通器；
　　閘室水位與上游水位等高時，開啟
上游　 ，關(guān)閉上游　 ，船駛?cè)腴l室內(nèi)，關(guān)閉上游　 ；
　　打開　 閥門，使　 和　 形成連通器；
　　閘室水位與下游水位等高時，開啟下游　 ，關(guān)閉下游　 ，船駛出閘室，通過船閘。
上游
上游
閘室
閘門
閥門
閘門
下游
閘門
閥門
下游
閘室
閘室
閘門
閥門
船從下游到上游時：
　　先打開　 　 ，使　 和
　 形成連通器；
　　閘室水位與下游水位等高時，開
啟　 　 ，關(guān)閉　 　 ，船駛?cè)腴l室內(nèi)，關(guān)閉　 　 ；
　　打開　 　 ，使　 和　 形成連通器；
　　閘室水位與上游水位等高時，開啟　 　 ，關(guān)閉　 　 ，船駛出閘室，通過船閘。
閘室
閘門
閥門
下游閥門
下游
閘室
上游閥門
上游
閘室
下游閥門
上游閥門
下游閥門
下游閘門
上游閘門
密閉液體
條件：
特點(diǎn)：
加在密閉液體上的壓強(qiáng)，能夠大小不變地被液體向各個方向傳遞
公式：
p1=p2
應(yīng)用：
液壓系統(tǒng)和液壓機(jī)
帕斯卡定律傳遞的壓強(qiáng)是外加壓強(qiáng)，不是液體自身的壓強(qiáng)。
注意：液體傳遞的是壓強(qiáng)，而不是壓力。
帕斯卡定律
F1
F2
S1
S2
p1=
F1
S1
p2=
F2
S2
∵
根據(jù)帕斯卡原理：
p1=p2
F2
S2
F1
S1
=
∴
F2=
S2
S1
.F1
大活塞上可以產(chǎn)生一個與其表面積成正比的力
液壓機(jī)工作原理
1.關(guān)于連通器，下列說法正確的是（ ）
A．連通器中各容器的液面總是相平的
B．連通器內(nèi)裝同種液體，當(dāng)液體不流動時，液面就相平
C．連通器內(nèi)只有裝水時，液面才會相平
D．以上說法都不對
B
2.如圖所示，在裝修房屋時，工人師傅常將一根灌有水（水中無氣泡）且足夠長的透明塑料軟管的兩端靠在墻面的不同地方并做出標(biāo)記。這樣做的目的是保證兩點(diǎn)在_______________，用到的物理知識是_________的原理。
同一水平面上
連通器

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