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液体压强(基础)
责编:冯保国
【学习目标】
1、知道液体压强的特点;
2、了解连通器及其原理;
3、能用液体压强公式进行简单计算。
【要点梳理】
要点一、液体压强(高清课堂《液体压强》388899)
液体的压强是由液体所受的重力及液体具有流动性而产生的,液体的压强虽然是由液体受的重力产
生的,但它的大小却与液体受的重力无关,液体对容器底部的压力不一定等于容器中的液体受到的重力,
只有侧壁竖直的容器,底部受到的液体压力才等于容器内的液体所受的重力。
要点诠释:
通过实验探究发现,液体压强具有以下特点:
①液体对容器的底部和侧壁都有压强,液体内部向各个方向都有压强。
②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。
③不同液体的压强还跟它的密度有关系。
要点二、 液体压强公式:
1、公式推导:如图所示,设想在密度为 的液体中,液面下深度为 处有一水平放
置的面积为S的小平面,在这个平面上就有一个假想的液柱。
液柱的体积:
液柱的质量:
液柱受到的重力:
小平面受到的压力:
小平面受到的压强:
由于在同一深度液体向各个方向的压强都相等,因此 用于液体内部向各个方向压强的计算。
2、液体压强计算公式: ,式中P表示液体自身产生的向各个方向的压强,不包括液体受到
的外加压强,单位是Pa, 是液体密度,单位是 , 是常数, ,h是液体的深度,单位
是m。
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1、由公式 知,液体压强与液体的密度和深度有关,与液体的重力、体积无关。当深度一定时,
P与 成正比,当 一定时,P与h成正比。
2、液体的深度h指的是液体中被研究点到自由液面的竖直距离,即一定要从液体跟空气的分界面竖
直往下测量,它不是高度,高度由下往上量的,判断出h的大小是计算液体压强的关键。
要点三、 液体压强的测量
由于在同一深度,液体向各个方向的压强相等,所以我们只要测出液体某一
深度某一方向上的压强,就同时知道了液体在这一深度各个方向上的压强。
如图所示,液体压强可用压强计来测量,工作原理是:当金属盒上的橡皮膜受
到挤压时,U型管两边的液面出现高度差;压强越大,两边的高度差越大,读出高
度差即可得出压强计金属盒所处之处的压强。
要点四、 连通器及其应用(高清课堂《液体压强》388899)
上端开口,下端连通的容器叫连通器。
要点诠释:
1.连通器原理:连通器里如果只有一种液体,在液体不流动的情况下容器的各液
面总保持相平。
如图,在连通器内取一很薄的液片AB;AB受到左边液面对它的压力 ,也受到
右边液面对它的压力 ,AB平衡,根据二力平衡关系有 ,根据压力与压强的
关系有 ,由于AB是薄片,有 ,所以 ,又根据 ,则有 ,
所以同种液体不流动时各液面相平,若连通器里装有不同的且不能均匀混合的液体,连通器液面将不再
相平。
2.连通器原理的应用
①茶壶:茶壶口高于茶壶盖的设计。
②锅炉水位计:利用连通器原理把锅炉中的水位反映到锅炉外的水位计中。
③自动饮水器:利用连通器原理使饮水部分水面自动升高。
④船闸:利用连通器原理使轮船通过水库,拦河大坝等。
【典型例题】
类型一、液体压强
1、下面是小明同学用如图所示的装置分别测得水和盐水在不同深度时,压强计(U形管中是水)两管
的液面高度情况。
深 度 /压 强 计
序号 液体
mm
左侧面/mm 右侧面/mm 液面高度差/mm
1 水 30 186 214 28
2 水 60 171 229 58
3 水 90 158 242 84
4 盐水 90 154 246 92宇轩在线资源中心 shop256921660.taobao.com
①分析表中序号1、2、3、三组数据可得出的结论是_______;比较表中序号3、4两组数据可得出结论
是:不同液体的压强还跟___________有关。
②为了进一步研究在同一深度液体向各个方向的压强是否相等,他应控制不变的量有_______和
______,要改变的是_________。
③小明同学在学了液体压强公式后,用公式对以上实验的数据进行分析计算,(g
取10N/kg)他发现按液面高度差计算的压强值略小于按液体深度计算的压强值,你
认为造成这种现象的原因是什么?
【答案】①同种液体的压强随深度的增加而增大、液体的密度。
②密度、深度、金属盒在水中的方向
③金属盒橡皮膜发生形变产生压强。
【解析】①分析表1、2、3知同种液体水,随着深度的增加,(由30→60→90)压强计读数也跟着增大
(28→58→84)。分析表3、4两组数据知:深度相同(h=90mm),不同液体(即密度不同)压强计读数不同。
②研究同一深度的压强是否相等,应控制深度不变,密度不变,改变压强计金属盒的方向。
③由于按压强计液面高度差进行计算时,压强值略小的原因是金属盒的橡皮膜受到压强发生形变
时,也产生压强。
【总结升华】本题考查的是研究物理问题常用的一种方法:控制变量法。这也是一种重要的研究方法。
2、(2015春•海南校级期中)下列关于液体内部的压强的说法中,错误的是( )
A.由于液体受到重力的作用,所以上层液体对下层液体有压强
B.由于液体有流动性,所以液体不仅对容器底部有压强,对容器侧壁也有压 强
C.液体内部压强是液体重力产生的,而重力方向竖直向下,所以液体不可能有向上的压 强
D.由于液体具有流动性,所以液体内部不仅有向下压强而且向各个方向都有压强
【答案】C
【解析】A、由于重力的作用,上层液体对下层液体有压强的作用,是正确的,B、液体流动,所以能产生
向各个方向的压强,B对,C、液体内部压强虽由重力产生,但由于液体的流动性故能产生各个方向的压强,
C错,D、液体具有流动性,故液体内部能产生各个方向的压强,D对,本题选错误的,故选C。
【总结升华】本题应理解液体压强的成因,不能片面考虑。
举一反三:
【变式】如图所示,在圆柱形容器的侧壁上不同位置各开一个小孔,并用橡 皮
塞盖住,将容器装满水后,同时取掉三个橡皮塞,水从小孔中喷射而出,结果 出
现图中的情形,你从图中所示的现象能得出什么结论?
【答案】这现象表明,液体内部的压强随深度的增加而增大。
3、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p_____p_____p(填“<”“=”“>”);(2)三种液体的密度
a b c
相比较ρ_____ρ_____ρ;(3)三容器对桌面的压强p _____p _____p 。
a c b A B C宇轩在线资源中心 shop256921660.taobao.com
【答案】(1)==(2)>>(3)==
【解析】根据液体对容器底的压强产生的原因,我们知道,三容器中液体对容器底的压力相等,而受力面
积相等,因此压强相等;三容器a容器中液体的体积最小,b容器中液体的体积最大,但它们质量相等,所
以ρ 最大,ρ 最小;由于三容器完全相同,三液体质量相等,故三容器对桌面的压强相等。
a b
【总结升华】本题主要考查压力和压强公式的运用,关键要弄清楚液体的压力和压强的计算方法,牢记
压力和压强公式。
举一反三:
【变式】(高清课堂《液体压强》388899例1)如图所示,放置在水平桌面上的容器中装有适量的水。塞子
A受到由水产生的水平向右的压强为( )
A.r g(h+h+h) B.r g(h-h-h)
水 1 2 3 水 1 2 3
C.r g(h+h-h) D.r g(h-h+h)
水 1 2 3 水 1 2 3
【答案】C
类型二、连通器
4、如图所示,正确的是( )
【答案】A
【解析】因为静止在连通器中的同一种液体,各部分直接与大气接触的液面总在同一水平面上,所以选
项B、C、D都不符合实际,不能选。
【总结升华】本题的解题关键是了解连通器中液面的特点:静止在连通器中的同一种液体,各部分直接
与大气接触的液面总在同一水平面上。
举一反三:
【变式】(2015春•朝阳区期末)如图所示中的两把茶壶,在使用时有缺陷的是____壶,原因是
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【答案】乙;无法装满水,水面只能到达壶嘴的位置
5、如图为某饲养场牲畜自动饮水器.以下分析错误的是( )
A.储水箱与饮水杯A、B、C组成连通器
B.控制进水的自动装置应用了杠杆平衡条件
C.静止时浮子受到平衡力的作用
D.静止时水对三个饮水杯底部压强的关系是:P