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62液体内部压强
6.2液体内部压强
知识回顾
P=F/S
F=G=mg
mg=ρvg=ρshg
预习提示
液体压强的计算:
(1)步骤:
填入公式
①水柱体积V=,②水柱质量m=,
③水柱重力G=ρgSh,水柱对底面压力F=,④底面受到压强p=ρgh
(2)公式:
;
(3)注意:
①单位ρ用,h用,p才是Pa,
②液体的压强只跟和有关,
③液体压强跟所取无关。
液体压强特点:
(1)液体对容器底和壁都有压强,
(2)液体内部向各个方向都有压强;
(3)液体的压强随深度增加而增大,在同一深度,液体向各个方向的压强相等;
(4)不同液体的压强还跟密度有关系,在同一深度,密度越大压强越大;
认识液体压强
1.液体内部产生压强的原因:
液体受到重力作用且液体具有流动性。
液体的压强是由于液体受重力的作用且液体有流动性产生的。
但液体压强的大小与液体重力大小无关,即一定重力大小的液体可以产生不同的压力、压强。
2.测量液体内部的压强工具:
压强计
原理:
当金属盒上的橡皮膜受到压强时,U形管两边的液面出现高度差;压强越大,液面的高度差也越大。
液体内部压强的特点试验探究
实验探究:
液体内部压强的影响因素有哪些?
猜想A:
液体内部的压强可能和方向有关
猜想B液体内部的压强可能跟深度有关;
猜想C在深度相同时,不同液体的压强可能还跟它的密度有关.
其他猜想:
介绍压强计:
①测量液体内部压强的仪器:
_U形管压强计_.
②原理:
当探头的橡皮膜受到压强时,U形管中两边的液面会形成高度差
探头
(扎有橡皮膜)
U形管
U形管左右两侧
液面的高度差
甲乙丙
③使用方法:
无力作用薄膜时,U形管两液面高度差为0;用手压薄膜时,U形管两液面会产生高度差;对薄膜的压强越大,U形管两液面高度差越;例如图丙,当把压强计探头向下放入液体中时,U形管左右两侧液面出现高度差,说明液体对浸入其中的物体有__________的压强(向上、向下)。
实验目的:
实验原理:
实验步骤:
实验数据:
序号
液体
深度
/cm
橡皮膜方向
压强计液面高度差
/mm
3
水
3
向上
3
2
6
向上
6
3
9
向上
9
4
9
向侧面
9
5
9
向下
9
6
盐水
9
向下
10
实验结论:
①液体内部朝各个方向都有压强;在同种液体,同一深度,各个方向压强__;
②同种液体(密度相同),深度越大,液体的压强___________;
③在深度相同时,液体的密度越大,压强__________。
液体压强公式:
p=ρgh(统一国际制单位p:
Pa;ρ:
kg/m3;g:
N/kg;h:
m)
公式的适用范围为:
只适用于计算静止液体的压强,不适用于计算固体的压强。
注意:
尽管有时固体的压强恰好等于p=ρgh(直柱体),但这只是一种特殊情况,绝不能由此认为固体由于自身重力而产生的对支持面的压强都可以用来P=ρgh计算。
理解公式的物理意义:
公式中的压强是液体由于自身重力产生的压强,它不包括液体受到的外加压强。
液体内部的压强只跟液体的密度、深度有关,而跟液体的体积、质量、重力、容器底面积、容器形状均无关。
各容器中装有同种液体,且深度相同,虽然容器的形状不同,装有液体的体积、重力均不相同,容器底面积也不相同,但液体对容器底的压强都是一样的。
公式中的“h”表示深度,不能理解为高度。
h是指从自由液面到所求压强处之间的竖直距离。
如图所示,三个图中A点的深度都是4cm,要清楚液体的自由液面究竟在什么地方;而A点的高度是6cm,要清楚高度不是深度;还要注意容器倾斜时的深度问题。
液体压强与深度关系图像:
想一想:
斜率有何含义?
右上图说明什么问题?
定义式
与p=ρgh的区别与联系
1、液体压强公式p=ρgh是根据流体的特点,利用定义式
推导出来的,只适用于液体,而
具有普遍的适用性。
2、在公式
中决定压强大小的因素是压力和受力面积;在液体压强公式p=ρgh中决定液体压强大小的因素是液体密度和深度。
3、对于规则的侧壁竖直的容器,底部受到的压强用公式
和p=ρgh计算结果一致;对于其他不规则的容器,计算液体压强一定要用p=ρgh否则会出现错误。
例题
1.由于液体受到的作用,容器内的液体对容器压强。
2.液体内部朝各个方向都有________,且在同一深度,液体内部向各个方向的压强都_______,同一液体内部的压强随着深度的增加而_______,另外液体内部的压强还与有关,在不同液体的同一深度处,液体的密度越大,压强_______。
3.计算液体压强的公式是________,其中液体密度的单位是_______,深度的单位是______,压强的单位是________。
4.由液体压强的公式可知,液体压强与和有关。
5.压强计构造:
。
6.压强计使用方法:
没有力作用在薄膜时,U形管液面差为;用手压薄膜力越大,U形管液面差。
对薄膜压力越大,对薄膜的压强越。
7.根据实验数据分析液体压强规律。
①液体对容器和都有压强。
②液体内部向方向都有压强。
③液体的压强
随增加而增大。
④
同一深度液体向各个方向的压强。
⑤不同液体的压强还跟它的有关系。
练习
1.如图甲、乙两容器中装有高度相等的同种液体,两容器底面积相等,放在水平桌面上,比较两容器底部受到的压力、压强,则()
A.F甲=F乙,p甲=p乙B.F甲>F
乙,p甲=p乙
C.F甲=F乙,p甲>p乙D.F甲 2.下列表格是某同学“ 研究液体的压强”的实验部分数 据记录: 实验次数 水的深度/cm 橡皮膜的方向 压强计左右水面高度差/cm 1 4 朝上 3.2[来源: 学。 科。 网Z。 X。 X。 K] 2 4 朝侧面 3.2 3 4 朝下 3.2 4 10 朝下 9.2 (1)实验次数1、2、3说明了_______________________________ _________________(。 (2)如果把橡皮膜放入盐水 中深10cm处时,压 强计左右水面高度差比9.2cm要______(。 (3)在同一次实验中,金属盒在水中的深度应等于压强计左右水面的高度差,但仔细观察,橡皮膜在水中的深度略____压强计左右水面的高度差。 3.潜水员潜入水中较深的地方就觉得耳膜痛,主要原因是_________________________。 4.液体的压强跟_____和_____有关系,根据这一结论可知等质量的水分别装在细长的玻璃管和一个盆里,那么水对玻璃管底的压强_____水对盆底的压强。 5.潜水员潜到三峡库区20m深的水中,受到水的压强是________Pa。 若他的身体表面积为2m2,则他受到水的压力是________N。 (g=10N/kg) 6.塑料桶里装有20cm深的某种液体,液体对桶底的压强为1600Pa,则这种液体的密度是__________。 (g=10N/kg) 7.甲乙两只完全相 同的试管,都装有水,甲管竖直放置,乙管倾斜放置,两管液面相平,如图所示,设液体对两试管底部的压强分别为P甲和P乙,则P甲____P乙。 8.如图所示,容器中盛有一定量的水,并静止放在斜面上,容器底部A、B、C三点的压强 PA、PB、PC的大小关系是: ______________。 [来源: 学科网ZXXK] 9.如图所示,容器内的液体对底面的压强 为P1,当把它倒过来时,液体对底面的压强为P2,则它们的关系是() A.P1>P2B.P1=P2C.P1 第7题第8题第9题 10.关于液体的压 强下列说法中正确的是() A.液体的压强随体积增大而增大B.液体 的压强随质量增大而增大 C.液体的压强随深度增大而增大D.液体的压 强随密度增大而减小 11.如图所示,一个盛水 的试管由竖直方向逐渐倾斜,在水未从试管流出前,水对管底的压强将()[来源: 学科网ZXXK] A.逐渐变大B.逐渐减小 C.不发生变化D.先变大后变小 12.一个圆柱形容器,重20N,底面积为2×10-2m2,放在水平桌面中央,在里面装入深10cm的水,求: (1)水对底面的压强 (2)容器对桌面的压强。 [来源: Z,xx,k.Com] 13、玻璃杯中放有大半杯水,当用手指伸入水中不碰到杯底时,杯底受到水的压强将(). A.不变B.变大C.变小D.无法确定 14.如图7-25所示,甲、乙两个相同的烧杯中分别盛有水和盐水,液面相平,A.B在同一深度,比较A.B..C三点的压强大小,则PA____PC,PA____PB 15、如图,一个圆台形容器装了一定质量的水,求A点处水的压强是多大? (ρ水=1.0×103kg/m3,g=l0N/kg) 16、某小组同学用水、盐水、两种不同形状的容器和指针式压强计验证液体内部压强的规律。 压强计指针顺时针偏转的角度越大,表示压强越大。 他们的研究情况如图(a)、(b)、(c)、(d)所示。 [图(a)、(b)、(d)中的容器内均装满液体,且ρ盐水>ρ水] (1)根据图__________可验证: 当深度相同时,同种液体内部压强与容器形状无关。 (2)根据图(b)、(c)可验证: _____________,液体内部压强随深度的增大而增大。 (3)根据图(b)、(d)可验证: 当深度相同时,____________________________________ _______________________________________________________________________________。 (4)若在图__________中的容器内轻轻放入一木块,压强计指针偏转的角度会增大。 [选填“(a)”、“(b)”、“(c)”或“(d)”] 17、如图所示,是小红探究液体内部压强规律的实验情景,橡皮膜在液体中的深度相同。 甲容器中液体的密度为ρ1,乙容器中液体的密度为ρ2,丙容器中液体的密度为ρ3,且ρ1<ρ2<ρ3。 请分析实验现象,归纳出实验结论。 实验结论为: 。 18、小强用实验探究液体内部的压强与深度的关系及与液体密度的关系。 他分别在甲、乙玻璃杯中装入适量的水和浓盐水。 当把压强计探头分别放入水中和浓盐水中时,压强计的两液面高度差如图21所示。 由此可知璃杯中一定是水。 为探究液体的压强与哪些因素有关,小红同学进行了一些相关实验进行验证。 如图21所示是其中的某一次实验的操作过程。 这是想验证相同时,液体的压强与有关。 19、某小组同学做实验探究盛有液体的容器底部受到液体压强、压力大小遵循的规律.如图 18(a)所示三个底面积不同的圆柱形容器中分别注入质量相等的水,利用仪器测得容器底部受到水的压强,并将相关实验数据记录在表一中;又用酒精重复上述实验,并将数据记录在表二中。 之后,他们又在如图18(b)所示三个不同底面积的口大底小容器中注入等质量的水,重复上述实验,数据记录在表三中。 ( 千克/米3) 表一(注入水0.1千克)表二(注入酒精0.08千克)表三(注入水0.1千克) 实验 序号 深度 (米) 容器底 面积 (厘米2) 容器底 的压强 (帕) 4 0.01 100 78.4 5 0.02 50 156.8 6 0.05 20 392 实验 序号 深度 (米) 容器底 面积 (厘米2) 容器底 的压强 (帕) 7 0.01 80 98 8 0.02 40 196 9 0.05 15 490 实验 序号 深度 (米) 容器底 面积 (厘米2) 容器底 的压强 (帕) 1 0.01 100 98 2 0.02 50 196 3 0.05 20 490 (1)分析比较实验序号1、2、3(或4、5、6或7、8、9)的有关数据,可得出的初步结论是: (14). (2)分析比较实验序号 (15)有关数据,可得到的初步结论: 液体深度相同,液体密度越大,液体压强越大. (3)分析比较实验序号1、7(或2、8或3、9)的有关数据,可得出的初步结论是: 同种液体,深度相同时,液体对容器底部的压强与容器底部的面积和容器形状(16)。 (4)该小组同学对每表中第三、四列数据进行处理后结合相关条件(即液体的质量),进一步综合分析归纳得出结论: (a)(17); (b)(18) . 19、某小组同学做实验探究盛有液体的容器底部受到液体压强、压力大小遵循的规律.如图 18(a)所示三个底面积不同的圆柱形容器中分别注入质量相等的水,利用仪器测得容器底部受到水的压强,并将相关实验数据记录在表一中;又用酒精重复上述实验,并将数据记录在表二中。 之后,他们又在如图18(b)所示三个不同底面积的口大底小容器中注入等质量的水,重复上述实验,数据记录在表三中。 ( 千克/米3) 表一(注入水0.1千克)表二(注入酒精0.08千克)表三(注入水0.1千克) 实验 序号 深度 (米) 容器底 面积 (厘米2) 容器底 的压强 (帕) 4 0.01 100 78.4 5 0.02 50 156.8 6 0.05 20 392 实验 序号 深度 (米) 容器底 面积 (厘米2) 容器底 的压强 (帕) 7 0.01 80 98 8 0.02 40 196 9 0.05 15 490 实验 序号 深度 (米) 容器底 面积 (厘米2) 容器底 的压强 (帕) 1 0.01 100 98 2 0.02 50 196 3 0.05 20 490 (1)分析比较实验序号1、2、3(或4、5、6或7、8、9)的有关数据,可得出的初步结论是: . (2)分析比较实验序号 有关数据,可得到的初步结论: 液体深度相同,液体密度越大,液体压强越大. (3)分析比较实验序号1、7(或2、8或3、9)的有关数据,可得出的初步结论是: 同种液体,深度相同时,液体对容器底部的压强与容器底部的面积和容器形状(16)。 (4)该小组同学对每表中第三、四列数据进行处理后结合相关条件(即液体的质量),进一步综合分析归纳得出结论: (a); (b) . 练习与巩固 1.轮船舱底在水面下3m,舱底穿了一个面积为0.15m2的洞,要想堵住这个洞,至少需要对挡板施N的力。 (g=10N/kg) 2.如图所示,甲乙两容器底面积相同,内装液体深度分别为h1和h2,h1: h2=3: 5,液体密度分别为ρ1和ρ2,且ρ1=2ρ2,甲、乙两容器底部受到的液体压强之比是() A.5: 3B.3: 10C.5: 6D.6: 5 3.图中平底茶壶的质量是0.4kg,底面面积是4×10-3m2,内盛0.6kg的开水,水面高度在图中已标出,放置在面积为lm2的水平桌面中央。 试求: (1)由于水的重力而使水对茶壶底部产生的压力; (2)茶壶对桌面的压强。 (g=10N/kg) 4.质量为2kg、底面积为0.01m2的容器放在水平地面,容器内盛有质量为8kg的酒精(酒精=0.8×103kg/m3)。 求: (1)酒精的体积V酒精; (2)液面下0.1m处酒精产生的压强p酒精; (3)容器对地面的压强p。 5.在面积为0.5米2的水平桌面上放一个空容器,容器的底面积为2×10-2米2,它对桌面的压强为300帕。 当容器内装重为30牛的水后,容器中水的深度为0.2米。 求: (1)容器所受的重力; (2)水对容器底的压强; (3)装水后容器对桌面的压强。 7.在以下几小题中的A、B两个容器中分别盛有液体,液体对容器底部的压强分别为PA和PB,液体对容器底部的压力分别为FA和FB。 (1)如图所示的两试管完全相同,则 ①若两试管内装有等高的同种液体,则PA______PB。 ②若两试管内装有相同质量的不的同种液体,且它们的高度相同,则PA______PB。 ③若将试管B由图中的倾斜位置转向竖直放置,则液体对容器底部的压强将_______。 8.如图所示盛水容器,水在A、B两处的压强分别是为pA、pB,则它们之间的正确关 系是() A.pA=2pBB.pA=3pB C.pA=1/2pBD.pA=1/3pB 9.如图所示,三个完全相同的容器,里面分别装有质量相等的三种不同液体,三个容器都是圆柱形,那么 (1)这三个容器底受到液体的压强papbpc;(填“<”“=”“>”) (2)三种液体的密度相比较ρaρcρb; (3)三容器对桌面的压强papbpc。 10.如图所示,一只底面积为40厘米2的玻璃容器,内装500毫升的酒精,酒精的密度是0.8×103千克/米3,深度为10厘米,求: (1)容器内酒精的重力; (2)酒精在容器底部的压强; (3)酒精对容器底部的压力。 11.如图所示的容器高h=20厘米,底面积S=1.0×10-2米2,容积V=4.0×10-3米3。 当此容器盛满水时,问: (1)水对容器底的压强是多少? (2)水对容器底的压力是多少? (3)水受到的重力是多少?
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