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9.2液體的壓強(qiáng)“蛟龍?zhí)枴弊畲笙聺撋疃?062.68米,它由10多厘米厚的鈦合金鋼板加工而成。為什么“蛟龍?zhí)枴币捎萌绱撕裰氐匿摪逯谱鳎?/p>
液體受重力作用且具有流動(dòng)性,會(huì)相互擠壓,對(duì)容器也產(chǎn)生擠壓。所以,不僅水的內(nèi)部存在壓強(qiáng),對(duì)容器壁和容器底也有壓強(qiáng)。一、實(shí)驗(yàn)探究:液體內(nèi)部的壓強(qiáng)1.提出問(wèn)題:液體內(nèi)部的壓強(qiáng)大小與哪些因素有關(guān)呢?液體內(nèi)部的壓強(qiáng)又有怎樣的特點(diǎn)呢?2.猜想與假設(shè):(1)液體內(nèi)部的壓強(qiáng)大小與液體的多少有關(guān);(2)液體內(nèi)部的壓強(qiáng)大小與液體的種類(lèi)有關(guān)。(3)液體內(nèi)部的壓強(qiáng)大小與液體的深度有關(guān)。問(wèn)題:如何比較液體壓強(qiáng)的大???3.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn):(1)利用微小壓強(qiáng)計(jì)探究液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)。①原理:當(dāng)探頭上的橡皮膜受到壓強(qiáng)時(shí),U形管兩管液面出現(xiàn)高度差,壓強(qiáng)越大,液面高度差越大,反之亦然。兩管液面高度差的大小表示了液體壓強(qiáng)的大小。②科學(xué)方法:轉(zhuǎn)換法(將液體壓強(qiáng)的大小轉(zhuǎn)換為U形管兩管液面高度差的大小)③微小壓強(qiáng)計(jì)只能定性比較壓強(qiáng)的大小,不能測(cè)量液體壓強(qiáng)的具體大小。橡皮膜微小壓強(qiáng)計(jì)(2)實(shí)驗(yàn)器材:微小壓強(qiáng)計(jì)、大燒杯、水、鹽水(3)實(shí)驗(yàn)步驟:①把探頭放進(jìn)盛水的容器中,看看液體內(nèi)部是否存在壓強(qiáng)。保持探頭在水中的深度不變,改變探頭的方向,看看液體內(nèi)部同一深度各方向的壓強(qiáng)是否相等;水水水②增大探頭在水中的深度,看看液體內(nèi)部的壓強(qiáng)和深度有什么關(guān)系;③換用鹽水,看看在深度相同時(shí),液體內(nèi)部的壓強(qiáng)是否與密度有關(guān);水水水鹽水4.進(jìn)行實(shí)驗(yàn):5.分析論證:(1)液體內(nèi)部向各個(gè)方向都有壓強(qiáng);(2)同一深度,向各個(gè)方向的壓強(qiáng)大小相等;(3)液體內(nèi)部的壓強(qiáng)隨深度的增加而增大;(4)液體的壓強(qiáng)還與液體的密度有關(guān),深度相同時(shí),液體密度越大,壓強(qiáng)越大。水水水水水水鹽水二、液體壓強(qiáng)的大小1.用一端帶橡皮膜的玻璃管插入水中定量研究液體壓強(qiáng)的大小。討論:測(cè)量出水對(duì)橡皮膜的壓力F和面積S,即可計(jì)算深度h處的壓強(qiáng)。如何測(cè)量壓力F?
給膜施加一個(gè)向下的壓力,使膜恢復(fù)水平,由二力平衡可知,施加的向下的壓力等于水對(duì)膜向上的壓力。(1)測(cè)量壓力的原理:二力平衡(2)測(cè)量壓力用到的科學(xué)方法:轉(zhuǎn)換法F'F討論:若向管內(nèi)加水,加至何種程度橡皮膜才會(huì)恢復(fù)水平?2.液體內(nèi)h深度處的壓強(qiáng)等于深度為h的液柱底部所產(chǎn)生的壓強(qiáng)。推導(dǎo)液體內(nèi)h深度處的壓強(qiáng):設(shè):玻璃管的底面積為S,液體的密度為ρ,管內(nèi)液體的深度為h則液柱的體積:V=Sh液柱的質(zhì)量:m=ρV液柱對(duì)橡皮膜的壓力:F=G=ρVg=ρShg液體對(duì)橡皮膜的壓強(qiáng):hρpSF水柱3.液體內(nèi)部深度為h處的壓強(qiáng)為:p=ρgh(1)公式推導(dǎo)中運(yùn)用的研究方法:模型法;(2)單位:ρ:kg/m3,深度h:m(3)深度:液體中某點(diǎn)到上液面的豎直距離。(4)計(jì)算深度:計(jì)算密度:(5)由公式可知液體的壓強(qiáng)只與液體的密度和深度有關(guān),與液體的質(zhì)量、體積、容器形狀均無(wú)關(guān)。討論交流:誰(shuí)受的壓強(qiáng)大
帕斯卡在1648年表演了一個(gè)著名的實(shí)驗(yàn):他用一個(gè)密閉的裝滿水的桶,在桶蓋上插入一根細(xì)長(zhǎng)的管子,從樓房的陽(yáng)臺(tái)上向細(xì)管子里灌水。結(jié)果只用了幾杯水,就把桶壓裂了,桶里的水就從裂縫中流了出來(lái)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么?
液體壓強(qiáng)的大小與液體的深度有關(guān),與液體的多少無(wú)關(guān)。例題1:有一水池,水深10m,在距池底2m處有一物體,求物體所受水的壓強(qiáng)是多少?已知:h=10m-
2m=8m
g=9.8N/kgρ=1.0×103kg/m3求:p解:由p=ρgh得:物體受到水的壓強(qiáng):p=ρgh
=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×8m =7.84×104Pa答:物體所受水的壓強(qiáng)是7.84×104Pa例題2:油罐車(chē)中裝有柴油,油的深度為6m,在離罐底0.5m處,發(fā)現(xiàn)油從一小孔中漏出,小孔面積為0.5cm2,那么至少需要多大的力才能堵住小孔?(ρ柴油=0.8×103kg/m3,g=10N/Kg)解:小孔處液體的深度h=6m-0.5=5.5m,由p=ρgh得:小孔處液體的壓強(qiáng):p=ρgh=0.8×103kg/m3×10N/kg×5.5m =4.4×104Pa由得:小孔處應(yīng)施加的壓力:F=pS=4.4×104Pa×0.5×10-4m2=2.2N4.盛有液體的不規(guī)則容器放在水平桌面上(1)計(jì)算液體對(duì)容器底部的壓力和壓強(qiáng)時(shí):①先用公式p=ρgh計(jì)算液體對(duì)容器底部的壓強(qiáng);②再用公式F=pS計(jì)算對(duì)容器底部的壓力;(2)計(jì)算容器對(duì)桌面的壓力和壓強(qiáng)時(shí):①先用F=G總,計(jì)算對(duì)桌面的壓力;②再用p=F/S計(jì)算對(duì)桌面的壓強(qiáng);例題3:一輕質(zhì)容器放在水平桌面上,容積V=9×10-3m3,底面積S=2×10-2m2,高h(yuǎn)=0.4m,當(dāng)容器裝滿水時(shí),求:(1)水對(duì)容器底部的壓力;(2)容器對(duì)桌面的壓強(qiáng);(g=10N/kg;ρ水=1.0×103kg/m3)解:(1)水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)由p=ρgh得: p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.4m=4×103Pa
水對(duì)底部的壓力由得: F=pS=4×103Pa×2×10-2m2=80N例題3:一輕質(zhì)容器放在水平桌面上,容積V=9×10-3m3,底面積S=2×10-2m2,高h(yuǎn)=0.4m,當(dāng)容器裝滿水時(shí),求:(1)水對(duì)容器底部的壓力;(2)容器對(duì)桌面的壓強(qiáng);(g=10N/kg;ρ水=1.0×103kg/m3)解:
(2)由G=mg得,水的重力:
G=mg=ρVg=1×103kg/m3×9×10-3m3×10N/kg=90N
容器對(duì)桌面的壓力:F=G=90N
容器對(duì)桌面的壓強(qiáng)由得:1.如圖所示,薄壁容器的底面積為S,在容器中裝入某種液體,液體的重力為G,密度為ρ,深度為h,那么,容器底部受到液體的壓強(qiáng)和壓力分別為()A.G/S和G B.ρgh和GC.G/S和ρghS D.ρgh和ρghS2.如圖所示,平底燒瓶的底面積為50cm2,內(nèi)裝400mL煤油,煤油的深度為10cm,燒瓶放置在表面積為100dm2的水平桌面上,容器自重和容器的厚度均可忽略不計(jì)(g=10N/kg,煤油的密度ρ煤油=0.8×103kg/m3).試求:(1)煤油對(duì)燒瓶底的壓力;(2)桌面受到的壓強(qiáng).3.如圖所示為裝滿液體的容器,設(shè)液體對(duì)容器底的壓強(qiáng)為p1,壓力為F1,容器對(duì)桌面的壓強(qiáng)為p2,壓力為F2,如果不計(jì)容器自重,則(
)A.p1=p2,F(xiàn)1=F2B.p1>p2,F(xiàn)1=F2C.p1<p2,F(xiàn)1=F2 D.p1>p2,F(xiàn)1>F25.液體對(duì)容器底部的壓力等于圓柱形水柱的重力。容器底所受壓力、壓強(qiáng)及支持面所受壓力、壓強(qiáng)的比較:
液體對(duì)容器底的壓強(qiáng)液體對(duì)容器底的壓力容器對(duì)水平面的壓力容器對(duì)水平面的壓強(qiáng)p=ρ液ghF=pS=G水柱(F>G水)F=pS=G水柱(F=G水)F=pS=G水柱(F<G水)F′=G水+G容三、液體壓強(qiáng)的應(yīng)用1.大壩的橫截面為什么均為上窄下寬,呈梯形狀?
大壩上窄下寬,是因?yàn)橐后w內(nèi)部的壓強(qiáng)隨深度的增加而增大,壩底受到水的壓強(qiáng)大,下部較寬的大壩能抵抗較大的壓強(qiáng)。2.為什么深海載人潛水器、潛水服要采用厚重的材料制作?
液體壓強(qiáng)隨深度的增加而增大,故深海載人潛水器、潛水服要比淺海潛水要更耐壓,更厚重些。3.為什么深海魚(yú)類(lèi)被捕撈上岸后會(huì)死亡?
深海魚(yú)類(lèi)長(zhǎng)期生活在深海中,內(nèi)臟器官適應(yīng)了深海中巨大的壓強(qiáng)。一旦離開(kāi)海洋,由于外界壓強(qiáng)的忽然降低,內(nèi)臟器官會(huì)爆裂而導(dǎo)致死亡。液體的壓強(qiáng)液體壓強(qiáng)的大小液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)向各個(gè)方向都有壓強(qiáng)同一深度,向各方向的壓強(qiáng)大小相等液體的壓強(qiáng)隨深度的增加而增大液體的壓強(qiáng)還與液體的密度有關(guān)液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)用微小壓強(qiáng)計(jì)探究液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)液體壓強(qiáng)公式的推導(dǎo)方法液體壓強(qiáng)的大?。簆=ρgh各物理量的單位深度的意義不規(guī)則容器壓強(qiáng)、壓力的計(jì)算不規(guī)則容器液體對(duì)容器底部壓力與液體重力的比較液體壓強(qiáng)的應(yīng)用1.小明在學(xué)習(xí)液體壓強(qiáng)時(shí),用壓強(qiáng)計(jì)做了如圖所示的實(shí)驗(yàn),獲得的數(shù)據(jù)如下表.據(jù)表中信息判斷小明研究的問(wèn)題是()A.液體向各個(gè)方向壓強(qiáng)的大小關(guān)系B.液體壓強(qiáng)與液體深度的關(guān)系C.液體壓強(qiáng)與液體密度的關(guān)系D.液體壓強(qiáng)與容器形狀的關(guān)系序號(hào)液體深度/cm橡皮膜方向壓強(qiáng)計(jì)液面高度差/cm1水3朝上2.826朝上5.639朝上8.42.甲、乙兩個(gè)容器橫截面積不同,都盛有水,水深和a、b、c、d四個(gè)點(diǎn)的位置如圖所示,水在a、b、c、d四處產(chǎn)生的壓強(qiáng)分別為pa、pb、pc、pd,下列關(guān)系中正確的是()A.pa<pcB.pa=
pdC.pb>pcD.pb=pd3.將裝濃鹽水的燒杯放在水平面上,若向燒杯內(nèi)加入少量的清水(末溢出),則()A.鹽水密度減小,燒杯底部受到的液體壓強(qiáng)減小B.鹽水密度增大,燒杯底部受到的液體壓強(qiáng)增大C.鹽水密度減小,燒杯底部受到的液體壓強(qiáng)增大D.鹽水密度增大,燒杯底部受到的液體壓強(qiáng)減小4.用隔板將玻璃容器均分為兩部分,隔板中有一小孔用薄橡皮膜封閉(如圖).下列問(wèn)題中可以用該裝置探究的是:①液體壓強(qiáng)是否與液體的深度有關(guān);②液體壓強(qiáng)是否與液體的密度有關(guān);③液體是否對(duì)容器的底部產(chǎn)生壓強(qiáng);④液體是否對(duì)容器的側(cè)壁產(chǎn)生壓強(qiáng)
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