液體壓強(提高) 知識講解

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. 液體壓強（提高） 撰稿：肖鋒 審稿：蒙阿妮 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 　　1、知道液體壓強的特點； 　　2、了解連通器及其原理； 　　3、能用液體壓強公式進行簡單計算。 【要點梳理】 要點一、液體壓強（高清課堂《液體壓強》） 要點詮釋： 　　1．產(chǎn)生原因：液體的壓強是由液體所受的重力及液體具有流動性而產(chǎn)生的，液體的壓強雖然是由液體受的重力產(chǎn)生的，但它的大小卻與液體受的重力無關(guān)，液體對容器底部的壓力不一定等于容器中的液體受到的重力，只有側(cè)壁豎直的容器，底部受到的液體壓力才等于容器內(nèi)的液體所受的重力。 　　2．特點：通過實驗探究發(fā)現(xiàn)，液體壓強具有以下特點： 　　①液體對容器的底部和側(cè)壁都有壓強，液體內(nèi)部向各個方向都有壓強。 　?、谝后w的壓強隨深度增加而增大，在同一深度，液體向各個方向的壓強相等。 　　③不同液體的壓強還跟它的密度有關(guān)系。 要點二、 液體壓強公式： 1、公式推導(dǎo)：如圖所示，設(shè)想在密度為的液體中，液面下深度為h處有一水平放置的面積為S的小平面，在這個平面上就有一個假想的液柱。 　　液柱的體積： 　　液柱的質(zhì)量： 　　液柱受到的重力： 　　小平面受到的壓力： 　　小平面受到的壓強： 　　由于在同一深度液體向各個方向的壓強都相等，因此用于液體內(nèi)部向各個方向壓強的計算。 　　2、液體壓強計算公式：，式中P表示液體自身產(chǎn)生的向各個方向的壓強，不包括液體受到的外加壓強，單位是Pa，是液體密度，單位是，g是常數(shù)， g=9.8N/kg，h是液體的深度，單位是m。 要點詮釋： 1、由公式知，液體壓強與液體的密度和深度有關(guān)，與液體的重力、體積無關(guān)。當(dāng)深度一定時，P與成正比，當(dāng)一定時，P與h成正比。 　　2、液體的深度h指的是液體中被研究點到自由液面的豎直距離，即一定要從液體跟空氣的分界面豎直往下測量，它不是高度，高度由下往上量的，判斷出h的大小是計算液體壓強的關(guān)鍵。 要點三、 液體壓強的測量 　　由于在同一深度，液體向各個方向的壓強相等，所以我們只要測出液體某一深度某一方向上的壓強，就同時知道了液體在這一深度各個方向上的壓強。 　　如圖所示,液體壓強可用壓強計來測量，工作原理是：當(dāng)金屬盒上的橡皮膜受到擠壓時，U型管兩邊的液面出現(xiàn)高度差；壓強越大，兩邊的高度差越大，讀出高度差即可得出壓強計金屬盒所處之處的壓強。 要點四、 連通器及其應(yīng)用（高清課堂《液體壓強》） 上端開口，下端連通的容器叫連通器。 要點詮釋： 　　1．連通器原理：連通器里如果只有一種液體，在液體不流動的情況下容器的各液面總保持相平。 　　如圖，在連通器內(nèi)取一很薄的液片AB；AB受到左邊液面對它的壓力，也受到右邊液面對它的壓力，AB平衡，根據(jù)二力平衡關(guān)系有，根據(jù)壓力與壓強的關(guān)系有，由于AB是薄片，有，所以，又根據(jù)，則有，所以同種液體不流動時各液面相平，若連通器里裝有不同的且不能均勻混合的液體，連通器液面將不再相平。 　　2．連通器原理的應(yīng)用 　　①茶壺：茶壺口高于茶壺蓋的設(shè)計。 　?、阱仩t水位計：利用連通器原理把鍋爐中的水位反映到鍋爐外的水位計中。 　?、圩詣语嬎鳎豪眠B通器原理使飲水部分水面自動升高。 　?、艽l：利用連通器原理使輪船通過水庫，攔河大壩等。 【典型例題】 類型一、液體壓強 1、將同一個壓強計的金屬盒先后放入甲、乙兩種液體中，現(xiàn)象如圖所示，這兩種液體的密度大小關(guān)系是(　 ) 　　A．甲液體的密度一定小于乙液體的密度 　　B．甲液體的密度一定等于乙液體的密度 　　C．甲液體的密度一定大于乙液體的密度 　　D．無法判斷 　【答案】A 　【解析】壓強計兩管所顯示的高度差是相同的，即壓強的大小相等，但金屬盒在甲液體中比在乙液體中深些，由知，甲的密度比乙小。 【總結(jié)升華】壓強計是用來測量液體壓強的，是初中物理的常見儀器。 舉一反三： 【變式】如圖所示，在圓柱形容器的側(cè)壁上不同位置各開一個小孔，并用橡皮塞蓋住，將容器裝滿水后，同時取掉三個橡皮塞，水從小孔中噴射而出，結(jié)果出現(xiàn)圖中的情形，你從圖中所示的現(xiàn)象能得出什么結(jié)論？ 【答案】這現(xiàn)象表明，液體內(nèi)部的壓強隨深度的增加而增大。 2、如圖是甲、乙兩種液體內(nèi)部壓強與深度關(guān)系的圖象。設(shè)液體甲的密度為ρ甲，液體乙的密度為ρ乙，則ρ甲和ρ乙的關(guān)系是（　?。? A．ρ甲＜ρ乙 B．ρ甲=ρ乙 C．ρ甲＞ρ乙 D．無法確定 【答案】C 【解析】由圖可知，當(dāng)甲乙兩液體深度相同時，甲中的壓強大于乙中的壓強，由P=ρgh可得：ρ甲＞ρ乙 【總結(jié)升華】圖象法是物理中的重要方法之一，應(yīng)用較多，本題應(yīng)注意由控制變量法分析圖象。 舉一反三： 【變式】一支兩端開口的玻璃管下方扎有橡皮膜，當(dāng)注入某種液體時，橡皮膜向下凸出，如圖甲；將其放入一盛水容器中，當(dāng)管內(nèi)外液面相平時，橡皮膜凹進管內(nèi)，如圖乙。則管內(nèi)所裝液體可能是（　?。? A．鹽水 B．煤油 C．水 D．以上三種均有可能 【答案】B 類型二、連通器 3、廚房、衛(wèi)生間里的臟水，通過下水管流到污水溝，我們卻聞不到溝里的臭味，這種下水管的示意圖是下圖中的(　 ) 　 　　　　 【答案】C 　 【解析】A、B兩種情況，室內(nèi)與污水溝直接相連，溝里的臭味易傳到屋內(nèi)；C、D的下水管相當(dāng)于連通器，當(dāng)有臟水下行時，據(jù)連通器原理，同種液體靜止時，左右兩管液面相平，會有部分液體貯藏在下水管里，讓溝里的臭味不能傳出，但D凹溝太深，易堵塞殘渣廢物，故C恰當(dāng)。 【總結(jié)升華】物理是一門與生活實際密切相關(guān)的科學(xué)，把物理知識運用到與生活實際中來不只是中考的要求，也是學(xué)好物理的必然選擇。 舉一反三： 【變式】1（高清課堂《液體壓強》例7）如圖所示的事例中，不應(yīng)用連通器原理的是 【答案】C 【變式】2如圖所示，公路兩側(cè)的甲、乙兩條水渠由路面下的傾斜涵洞相連，兩渠水面相平．關(guān)于涵洞的水流方向，下列說法中正確的是（　?。? A．由于水向低處流，所以涵洞中的水從乙流向甲 B．由于甲側(cè)涵洞口在水下位置較深，壓強較大，所以涵洞中水從甲流向乙 C．由于兩渠水面相平，所以涵洞中的水不流動 D．由于甲側(cè)涵洞口的壓強等于乙側(cè)涵洞口的壓強，所以涵洞中的水不流動 【答案】C 類型三、知識運用 4、質(zhì)量為1kg的平底空水桶，底面積為500cm2。水桶內(nèi)裝有30cm深的水，放在水平地面上，如圖甲所示，水對水桶底的壓強比水桶對地面的壓強小1000Pa。當(dāng)小明用豎直向上的力F提水桶，但沒有提起來時，如圖12乙所示，水桶對地面的壓強為1500Pa。則力F的大小為 N。（g取10N/kg） 【思路點撥】已知水桶內(nèi)的水深，可利用液體液體壓強公式P=ρgh求出水對桶底的壓強，又已知水對水桶底地壓強比水桶對地面得壓強小1000Pa，可求出桶放在水平地面上時桶對水平地面的壓強，再利用壓強公式求出，桶對地面的壓力，即可得水和桶的總重力，又可得水和桶的總質(zhì)量，已知桶的質(zhì)量，即可求得水的質(zhì)量。 當(dāng)小明用豎直向上的力F提水桶時，如圖乙所示，已知水桶對地面的壓強為1500Pa，可求出此時桶對地面的壓力，即可求出拉力F。 【答案】125 【解析】 【總結(jié)升華】本題是一道關(guān)于液體壓強、固體壓強、質(zhì)量、重力以及力的合成的綜合題，在解題時應(yīng)認(rèn)真分析所用到的物理知識。難點是找到解本題的突破點，本題的突破點是用液體液體壓強公式能求出水對桶底的壓強，進而解決此題。 5、如圖所示，水平桌面上有甲、乙兩個質(zhì)量和底面積都相等的容器，向容器中注入高度相等的水，水對容器底部的壓強分別為、，裝水后的容器對桌面的壓力分別為、則(　 ) 　　A．= = 　　B．> = 　　C．= < 　　D．< < 【答案】C 【解析】液體對容器底的壓強決定于密度和深度，兩容器裝的都是水，且水的深度相同，故對容器底的壓強也相同，容器對桌面的壓力等于容器和所裝液體受的總重力，兩容器的重量是相同的但所裝的液體乙比甲的多，故乙容器對桌面的壓力要大些。 【總結(jié)升華】解此類題主要清楚壓強產(chǎn)生原因是液體產(chǎn)生壓強，先用P=ρgh計算分析，固體產(chǎn)生壓強，先求壓力。 舉一反三： 【變式】一個裝滿水后瓶蓋密封的硬塑料瓶，放在水桌面上，如圖所示甲，水對瓶底的壓強為p1，瓶底對桌面的壓強為p1’；將瓶底例置后如圖乙，水對瓶蓋的壓強為p2，瓶蓋對桌面的壓強為p2’，則(　 ) 　　A． 　　B． 　　C． 　　D． 【答案】B 【解析】由于甲乙兩種情況液體深度相同，又是同種液體，依據(jù)知，液體對容器底的壓強相等，即；對于同一種物體的不同放置，對桌面的壓力F=G，相等，而受力面積不同，依據(jù)知，，故B選項是對的。 6、如圖所示的容器中裝有水，靜止在水平桌面上，水對容器底部的壓力為F1，容器對桌面的壓力為F2，若容器的質(zhì)量忽略不計，則(　 ) 　　A． 　 　　B． 　　C． 　　D． 無法比較 【答案】B 【解析】液體對容器底的壓力F1等于容器內(nèi)液體重加上陰影部分液體重，即，而容器對桌面的壓力等于容器和液體的總重，容器重不計F2=G1，故。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 【總結(jié)升華】解此類題，關(guān)鍵是液體對容器底的壓力與液體受到的重力比較和容器對桌面的壓力與液體的重力比較。 舉一反三： 【變式】如圖所示的容器中裝有一半的水，將它正放和倒放在水平桌面上如圖甲、乙所示，則對甲、乙兩種情況比較，下列說法中正確的是(　 ) 　　A．水對容器底部的壓力相等，壓強相等 　　B．水對容器底部的壓力相等，壓強不相等 　　C．容器對桌面的壓力相等，壓強相等 　　D．容器對桌面的壓力相等，甲圖壓強大 【答案】D 【解析】①容器對桌面的壓力F等于容器和液體總重，甲、乙是同一物體不同放置，故對桌面的壓力相等。 　?、诩讏D中，液體對容器底的壓力等于虛線內(nèi)液體重(如圖)，小于容器內(nèi)液體重，乙圖中，液體對容器底的壓力等于虛線內(nèi)液體重(如圖)，大于容器內(nèi)液體重。 　?、蹖θ萜鞯膲簭娕c液體的密度和深度有關(guān)，由圖可知，依據(jù)知。④桌面受到的壓力相等，依據(jù) ， ，故。 　　　　　　　　　　　　　 7、如圖所示，連通器粗管直徑是細管直徑的4倍，現(xiàn)在連通器中注入水銀，待水銀穩(wěn)定后再向細管中注入70cm高的水（注入水后細管中仍有水銀）。求：粗管中水銀面上升多少？細管中水銀面下降多少？ 【思路點撥】當(dāng)給細管中加入水后，由于水的壓強，細管中的水銀面會下降，粗管中的水銀面會上升，從而兩管中的水銀面有一個高度差。 這個高度差是由70cm高的水柱產(chǎn)生的壓強形成的，所以粗管比細管高出的那段水銀柱產(chǎn)生的壓強與70cm高的水柱產(chǎn)生的壓強相等，即P水=P水銀。 然后我們再利用壓強計算公式P=ρgh，計算出兩管中水銀面的高度差。 由于粗管直徑是細管的4倍，粗管面積是細管的16倍，則粗管上升的高度是細管下降高度的1/16，而因為細管下降的高度與粗管上升的高度之和等于兩管水銀面的高度差，所以我們可以列出一個方程進行求解。 【答案與解析】 【總結(jié)升華】解答計算題時，一定要找出題中的等量關(guān)系。本題中的等量關(guān)系有兩個：一是70cm水柱產(chǎn)生的壓強與兩管水銀柱高度差產(chǎn)生的壓強相等；二是細管中水銀柱下降的高度與粗管中水銀柱上升的高度之和等于兩管水銀柱的高度差。 .