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第2節(jié) 液體的壓強(qiáng)
第九章 壓強(qiáng)
知識(shí)點(diǎn)
知1－講
1
液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)
1. 液體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因
(1)由于液體受到重力的作用，因此液體對(duì)容器底有壓強(qiáng)。
(2)由于液體具有流動(dòng)性，因此液體對(duì)容器壁有壓強(qiáng)。
(3)液體由于流動(dòng)而在內(nèi)部相互擠壓，因此液體內(nèi)部向各個(gè)方向都有壓強(qiáng)。
知1－講
2. 實(shí)驗(yàn)探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)的特點(diǎn)
(1)提出問題 液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小與什么因素有關(guān)？
(2)猜想與假設(shè) 液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小可能與液體的密度有關(guān)，液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小還可能與液體的深度有關(guān)。
知1－講
(3)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)利用如圖1 所示的微小壓強(qiáng)計(jì)比較同種液體內(nèi)部同一深度處不同方向的壓強(qiáng)、不同深度處的壓強(qiáng)，以及比較不同液體內(nèi)部相同深度處的壓強(qiáng)，進(jìn)而分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論。
知1－講
(4)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
①將壓強(qiáng)計(jì)的探頭放在同種液體內(nèi)部同一深度處，改變
探頭的方向，發(fā)現(xiàn)U 形管兩側(cè)液面高度差不變。
②將壓強(qiáng)計(jì)的探頭放在同種液體內(nèi)部，增加探頭所在深
度，發(fā)現(xiàn)U 形管兩側(cè)液面高度差變大。
③將壓強(qiáng)計(jì)的探頭放在不同液體內(nèi)部同一深度處，發(fā)現(xiàn)
在密度大的液體中，U 形管兩側(cè)液柱高度差較大。
知1－講
(5)得出結(jié)論 ①在液體內(nèi)部向各個(gè)方向都有壓強(qiáng)。
②同種液體在同一深度，向各個(gè)方向的壓強(qiáng)相等。
③同種液體內(nèi)部，深度越深，壓強(qiáng)越大。
④在同一深度，液體密度越大，壓強(qiáng)越大。
知1－講
深度理解 :
1. 微小壓強(qiáng)計(jì)：研究液體壓強(qiáng)的儀器。
2. 微小壓強(qiáng)計(jì)的原理：將微小壓強(qiáng)計(jì)的探頭放入液體內(nèi)部時(shí)，探頭上的橡皮膜受到液體壓強(qiáng)的作用會(huì)發(fā)生形變，U 形管兩側(cè)液面產(chǎn)生高度差；兩側(cè)高度差越大，表示探頭處的液體壓強(qiáng)越大。
知1－講
3.微小壓強(qiáng)計(jì)的使用：實(shí)驗(yàn)前應(yīng)檢查蒙在金屬盒上的橡皮膜、連接的橡皮管及各連接處是否漏氣。常用方法是用手輕按橡皮膜，看微小壓強(qiáng)計(jì)U 形管左、右兩側(cè)液面高度差是否發(fā)生變化，如果變化，說明不漏氣；如果不變，說明漏氣。
4. 使用微小壓強(qiáng)計(jì)應(yīng)注意：不能讓壓強(qiáng)計(jì)U 形管兩側(cè)液面高度差過大，以免使部分有色液體從橡皮管中流出。
知1－練
[中考·巴中]如圖2 是探究“影響液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小因
素”的實(shí)驗(yàn)過程。
例 1
知1－練
解題秘方：解答本題時(shí)可根據(jù)轉(zhuǎn)換法、控制變量法進(jìn)行分析判斷。
知1－練
(1)使用前需檢查裝置是否漏氣，用手輕輕按壓幾下橡皮膜，觀察到U 形管中的液體能靈活升降，則說明______(填“漏氣”或“不漏氣”)。
解析：使用前需檢查裝置是否漏氣，用手輕輕按壓幾下橡皮膜，如果沒有明顯變化則表明漏氣，如果觀察到U 形管中的液體能靈活升降，則說明不漏氣。
不漏氣
知1－練
(2)接著在燒杯中加入適量的水，將壓強(qiáng)計(jì)的探頭放入水中不同深度，如圖甲、乙、丙所示，可以初步得出結(jié)論：當(dāng)液體密度相同時(shí)，______越大，液體壓強(qiáng)越大。
解析：如圖甲、乙、丙所示，液體密度相同，深度越深，U 形管兩側(cè)液面高度差越大，可以初步得出結(jié)論：當(dāng)液體密度相同時(shí)，深度越大，液體壓強(qiáng)越大。
深度
知1－練
(3)除了上述探究(2)以外，還有哪些因素可能會(huì)影響液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小呢？請(qǐng)?jiān)谙率鲞x項(xiàng)中選擇合適的猜想和與之對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案：_____ (填猜想和實(shí)驗(yàn)方案對(duì)應(yīng)的字母，只需選擇一組)。
猜想：A. 可能與液體的密度有關(guān)
B. 可能與液體的體積有關(guān)
知1－練
實(shí)驗(yàn)方案：
C. 裝入體積相同的不同液體，將探頭放入相同深度，觀察U 形管液面高度差
D. 裝入體積相同的同種液體，將探頭放入不同深度，觀察U 形管液面高度差
E. 裝入體積不同的同種液體，將探頭放入相同深度，觀察U 形管液面高度差
F. 裝入體積不同的不同液體，將探頭放入相同深度，觀察U 形管液面高度差
知1－練
解析：根據(jù)控制變量法，如果探究A. 可能與液體的密度有關(guān)，則要求液體密度不同，深度和體積相同，實(shí)驗(yàn)方案C 符合；如果探究B. 可能與液體的體積有關(guān)，則要求體積不同，深度和液體密度相同，實(shí)驗(yàn)方案E 符合。所以AC 或BE 均可。
AC(或BE)
知1－練
(4)為了更好地探究“液體壓強(qiáng)與液體密度的關(guān)系”，利用如圖丁所示的裝置進(jìn)行改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)注入水和鹽水的深度相同時(shí)，若橡皮膜向左凸起，則隔板左側(cè)的液體是______。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程用到的實(shí)驗(yàn)方法有_________法和 ______法。
水
控制變量
轉(zhuǎn)換
知1－練
解析：當(dāng)注入水和鹽水的深度相同時(shí)，若橡皮膜向左凸起，表明右邊的液體產(chǎn)生的壓強(qiáng)大，則隔板左側(cè)的液體密度較小，左側(cè)是水。由于液體內(nèi)部壓強(qiáng)不易直接觀察，是通過U 形管兩側(cè)液面高度差來間接觀察的，此處應(yīng)用了轉(zhuǎn)換法，液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小與液體密度、深度等因素有關(guān)，每次只能探究一個(gè)因素，此處應(yīng)用了控制變量法。
知1－練
1.[中考· 寧夏] 如圖所示，在“探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)”的實(shí)驗(yàn)中：
知1－練
(1)圖A 所示壓強(qiáng)計(jì)在使用前，需觀察U 形管兩側(cè)液面是否相平，要檢查裝置的氣密性。請(qǐng)簡(jiǎn)述檢查氣密性的方法：_______________________________________________
_____。實(shí)驗(yàn)中通過____________________顯示液體內(nèi)部壓強(qiáng)的大小。
用大拇指輕壓橡皮膜，觀察U形管兩側(cè)液面是否能靈活
升降
U 形管液面的高度差
知1－練
(2)某同學(xué)實(shí)驗(yàn)的情形如圖B、C、D 所示。
①比較圖B 和圖C 可以探究的問題是________________
______________ 。
②保持探頭在水中的深度不變，改變它的方向如圖C、D所示，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以初步得出結(jié)論：
____________________________________________。
同種液體，液體壓
強(qiáng)與深度的關(guān)系
在同種液體內(nèi)部同一深度處，各個(gè)方向壓強(qiáng)相等
知1－練
(3)該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)：在同種液體內(nèi)部同一深度處，使用不同的壓強(qiáng)計(jì)，U 形管兩側(cè)液面的高度差不完全相同。他認(rèn)為可能與探頭橡皮膜安裝的松緊有關(guān)。請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明他的觀點(diǎn)______________________________
___________________________________________________________________________________________。
兩個(gè)相同的壓強(qiáng)計(jì)，一個(gè)橡皮膜比
較松，一個(gè)橡皮膜比較緊，同時(shí)伸入同一種液體的同一
深度，觀察兩個(gè)壓強(qiáng)計(jì)U 形管液面高度差的區(qū)別
知識(shí)點(diǎn)
液體壓強(qiáng)的大小
知2－講
2
1. 液體壓強(qiáng)計(jì)算公式的推導(dǎo) 將一端帶橡皮膜的玻璃管豎直插入水中，向玻璃管中注入水，當(dāng)橡皮膜沒有凹凸時(shí)：
知2－講
(1)這個(gè)液柱的體積V=Sh；
(2)這個(gè)液柱的質(zhì)量m=ρV=ρSh；
(3)這個(gè)液柱所受的重力G=mg=ρShg；
(4)這個(gè)液柱對(duì)“平面”的壓力F=G=ρShg；
(5)這個(gè)液柱對(duì)橡皮膜的壓強(qiáng)
公式p=ρ gh可用于計(jì)算一切液體產(chǎn)生的壓強(qiáng)，及密度均勻的 氣體產(chǎn)生的壓強(qiáng)，還可以用來計(jì)算質(zhì)地均勻的柱 狀物對(duì)水平面的壓強(qiáng)
知2－講
2. 計(jì)算公式 p=ρgh。
3. 公式中各字母所表示的物理量及其單位
字母 物理量 單位
ρ 液體密度 kg/m3
g 常量 N/kg
h 液體深度 m
P 液體壓強(qiáng) Pa
知2－講
4. 公式理解
(1)公式中各物理量的單位都應(yīng)統(tǒng)一取國際單位制中的單位，這樣算出的壓強(qiáng)單位才是“帕斯卡”。
(2)公式中“h”是液體的深度，而非液體的高度。深度是指液面到被研究點(diǎn)的豎直距離，高度是指地面到被研究點(diǎn)的豎直距離
(如圖4 所示)。
知2－講
知識(shí)對(duì)比:
公式p =是壓強(qiáng)的定義式，適用于一切狀態(tài)物體產(chǎn)生壓強(qiáng)的計(jì)算。
液體壓強(qiáng)公式p=ρgh 是利用定義式p =推導(dǎo)出來的，對(duì)于具有規(guī)則形狀的豎直容器， 液體對(duì)容器底的壓強(qiáng)用公式p =和p=ρ gh 計(jì)算結(jié)果一致；對(duì)于其他不規(guī)則容器，計(jì)算液體壓強(qiáng)一定要用公式p=ρgh，否則會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。
知2－講
深度理解:
由公式可知，液體內(nèi)部壓強(qiáng)的大小與液體的密度和液體的深度有關(guān)，與容器的形狀和底面積、容器內(nèi)液體的體積和質(zhì)量等因素?zé)o關(guān)。
知2－練
[期末·重慶南岸區(qū)]如圖5 所示的須鳚科魚是已知的魚的潛水深度較深的一種，具有極高的科學(xué)研究價(jià)值，但是不能將它隨意捕撈起來，
例2
知2－練
是因?yàn)樗诒徊稉粕蟻淼倪^程中，受到海水的壓強(qiáng)逐漸______，當(dāng)它體內(nèi)壓強(qiáng)______(填“大于”“小于”或“等于”)體外壓強(qiáng)時(shí)，它就很可能會(huì)爆體而亡。假如一條須鳚科魚下潛到7 000 m 深處，它1 cm2 體表面積上受到的壓力大小為____________ N。(ρ 海水=1.03×103 kg/m3，g 取10 N/kg)
變小
大于
7 .21×10 3
知2－練
解題秘方：根據(jù)p=ρgh 求出7000 m 深處海水的壓強(qiáng)，根據(jù)F=pS 求出1 cm2 體表面積上受到的壓力。
解析：液體的壓強(qiáng)隨深度的增加而增大，須鳚科魚在被捕撈上來的過程中，在海水中所處的深度變小，受到海水的壓強(qiáng)逐漸變小，當(dāng)它體內(nèi)壓強(qiáng)大于體外壓強(qiáng)時(shí)，形成向外的壓力差，它就很可能會(huì)爆體而亡。
知2－練
須鳚科魚下潛到7 000 m 深處時(shí)受到的壓強(qiáng)p=ρ 海水gh=1.03×103 kg/m3×10 N/kg×7000 m=7.21×107 Pa，它1 cm2 體表面積上受到的壓力F=pS=7.21×107 Pa×1×10 -4 m2=7.21×103 N。
知2－練
2.[中考·濟(jì)寧]2024 年4 月26 日， 神舟十八號(hào)載人
飛船采用自主快速交會(huì)對(duì)接模式，對(duì)接于中國空間站天和核心艙徑向?qū)涌冢纬扇摻M合體。成功對(duì)接后，以天和核心艙為參照物，神舟十八號(hào)載人飛船是_______的；全海深載人潛水器“奮斗者” 號(hào)在深潛試驗(yàn)中最大下潛深度達(dá)到10909 m，創(chuàng)造了中國載人深潛新的歷史。深潛試驗(yàn)中“奮斗者”號(hào)在最大下潛深度處承受海水的壓強(qiáng)為_____________ 。(g 取10 N/kg，ρ 海水=1.03×103 kg/m3)
靜止
1.123 627×108
知3－講
知識(shí)點(diǎn)
連通器
3
1. 定義 上端開口、下端相連通的容器。
2. 原理 連通器里的同一種均勻液體不流動(dòng)時(shí)，各開口處的液面高度總是相同的。
知3－講
3. 連通器原理的證明
問題：如圖6 所示的是一裝有同種液體的連通器，液體密度為ρ，液體靜止時(shí)，左、右兩側(cè)液面與連通器底部某處的距離分別為h1、h2，試證明：h1=h2。
知3－講
證明：因?yàn)橐后w處于靜止?fàn)顟B(tài)，故底部該處的液體也處于靜止?fàn)顟B(tài)，取該處截面上一個(gè)小液片AB，則其受平衡力的作用，即小液片AB 左、右兩側(cè)受到的壓力F1 和F2是一對(duì)平衡力，F(xiàn)1=F2；又因?yàn)镕1=ρgh1S、F2=ρgh2S，則ρgh1S=ρgh2S，可見h1=h2。
知3－講
4. 連通器的應(yīng)用 茶壺、洗手間下水彎管、鍋爐水位計(jì)、自來水塔的供水系統(tǒng)、過路涵洞等。
知3－講
深度理解
◆連通器各部分中液面高度相同的條件：一是連通器中裝的是同種液體，二是液體不流動(dòng)。若連通器內(nèi)裝的不是同種液體，或連通器內(nèi)液體流動(dòng)時(shí)，液面不一定保持相平。
◆連通器中裝有同種液體且液體不流動(dòng)時(shí)，各部分液面高度相同，與各部分的粗細(xì)和形狀等因素沒有關(guān)系。
知3－講
速記口訣
連通器，上開口，
底連通；同液體，
不流動(dòng)，液面平。
知3－練
[模擬·牡丹江]如圖7 所示，排水管的U 形“反水彎”是一個(gè)_______。使用后，“反水彎”處會(huì)存有一定量的水，兩側(cè)水面是_______的，可以有效阻擋排水管中異味進(jìn)入室內(nèi)。
例 3
連通器
相平
知3－練
解題秘方：U 形“反水彎”利用了連通器的原理，用里面的存水將上下隔開，防止異味上行，據(jù)此來進(jìn)行解答。
解析：洗手盆下方排水管的U 形“反水彎”利用了連通器的原理，使管中存有一定量的水，兩側(cè)水面是相平的，將上下隔開，可以防止下水道的“異味”通過排水管進(jìn)入室內(nèi)。
知3－練
3. 在裝修房屋時(shí)，工人師傅常將一根灌有水的透明塑料軟管兩端靠在墻上的不同地方，按管中水面位置在墻上作出標(biāo)記( 如圖所示)。他們這樣做的目的是____________
________，所依據(jù)的物理原理是_______ 。　　　　　　
找到兩個(gè)相同
高度的點(diǎn)
連通器
液體的壓強(qiáng)
液體的
壓強(qiáng)
探究液體內(nèi)部的壓強(qiáng)
特點(diǎn)
計(jì)算公式：p=ρ gh
產(chǎn)生原因
重力
流動(dòng)性
連通器
概念
特點(diǎn)

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