
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.認(rèn)識(shí)液體對(duì)容器底、側(cè)面及液體內(nèi)部有壓強(qiáng),能準(zhǔn)確陳述液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)
2. 認(rèn)識(shí)液體壓強(qiáng)與液體深度和密度的關(guān)系,會(huì)用液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)解釋有關(guān)現(xiàn)象
3.能熟練寫出液體壓強(qiáng)公式,并能進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算
4. 知道連通器原理及生活中連通器的應(yīng)用
【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】:
1.通過探究實(shí)驗(yàn)理解液體內(nèi)部壓強(qiáng)的特點(diǎn)
2.液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)和液體壓強(qiáng)的計(jì)算
【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】:
1.探究影響液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小的因素
2.應(yīng)用液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)和液體壓強(qiáng)公式解決實(shí)際問題
【自主預(yù)習(xí)】
1.液體壓強(qiáng)產(chǎn)生原因:液體受到 作用,對(duì)支持它的容器底部有壓強(qiáng);液體具有 ,對(duì)容器側(cè)壁有壓強(qiáng)。
2.液體壓強(qiáng)的特點(diǎn):(1)液體對(duì)容器 和 有壓強(qiáng), 液體內(nèi)部朝 都有壓強(qiáng);
(2)各個(gè)方向的壓強(qiáng)隨著 增加而增大;
(3)在同一深度,各個(gè)方向的壓強(qiáng)是 ;
(4)在同一深度,液體的壓強(qiáng)還與液體的密度有關(guān),液體 越大, 壓強(qiáng)越大。
3.液體壓強(qiáng)的公式:P= 。液體壓強(qiáng)只與液體的 和液體的 有關(guān), 而與液體的 、 無關(guān)。與浸入液體中物體的密度無關(guān)(深度不是高度)。
4.連通器:上端 、下端 的容器。
特點(diǎn):連通器里的液體 時(shí), 各容器中的液面總 , 即各容器的液體深度總是 。
【合作探究】
探究一:液體的壓強(qiáng)特點(diǎn)
問題1:液體對(duì)容器底有壓強(qiáng)嗎?
做一做:在一個(gè)兩端開口的玻璃管底端扎好橡皮膜,逐漸加水觀察現(xiàn)象。
現(xiàn)象:沒加水時(shí),橡皮膜是 的;當(dāng)水倒入后,底部橡皮膜 凸出。
結(jié)論:液體由于受到 的作用,而對(duì)支撐它的容器底部有 。
問題2:液體對(duì)容器底有壓強(qiáng),對(duì)容器側(cè)壁也有壓強(qiáng)嗎?
做一做:在側(cè)壁有開口的玻璃管上扎好橡皮膜,逐漸加水觀察現(xiàn)象。
現(xiàn)象:沒加水時(shí),橡皮膜是 的;當(dāng)水倒入后,側(cè)壁的出水口處的橡皮膜 凸出。
結(jié)論:液體由于具有 性,會(huì)對(duì)阻礙它流散開的側(cè)壁有 。
問題3:液體對(duì)容器底和容器側(cè)壁都有壓強(qiáng),它的大小與哪些因素有關(guān)呢?液體內(nèi)部有沒有壓強(qiáng)?
實(shí)驗(yàn):探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)的特點(diǎn)
1.實(shí)驗(yàn)器材:壓強(qiáng)計(jì)、水、鹽水、大燒杯、刻度尺
壓強(qiáng)計(jì):
用:測(cè)量液體內(nèi)部 的儀器
造:如圖可知,液體壓強(qiáng)計(jì)主要由U形管、橡膠管、 (由空金屬盒蒙上橡皮膜構(gòu)成)三部分構(gòu)成。
③原理:放在液體里的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形管左右兩側(cè)液面就會(huì)產(chǎn)生高度差, 的大小反映了橡皮膜所受的壓強(qiáng)的大小,這運(yùn)用了物理科學(xué)方法中的 法。沒有用手壓探頭橡皮膜時(shí),可以看到U形管兩端液柱 (選填“有”或“沒有”)高度差。用手輕壓探頭橡皮膜時(shí),可以看到U形管兩端液柱 (選填“有”或“沒有”)高度差。手給橡皮膜的壓力越大,橡皮膜凹陷越深(即所受壓強(qiáng)越大),發(fā)現(xiàn)U形管兩端液柱的高度差 (選填“越大”、“越小”或“不變”)
2.實(shí)驗(yàn)步驟:
(1)把探頭放進(jìn)盛水的容器中,注意觀察U形管中兩管液面的高度差。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;
現(xiàn)象:將探頭放進(jìn)液體中,看到U形管兩端液柱存在 ,說明液體對(duì)探頭橡皮膜 (選填“有”或“沒有”)壓強(qiáng),改變探頭的方向,觀察到U形管兩側(cè)液面高度差 。
結(jié)論:同種液體內(nèi)部同一深度,向各個(gè)方向的壓強(qiáng)都 。
(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;
現(xiàn)象:觀察到U形管兩側(cè)液面高度差 (選填“變大”或“變小”),經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn),觀察到同樣的現(xiàn)象。
結(jié)論:同種液體內(nèi)部壓強(qiáng),深度越深,壓強(qiáng) 。
(3)換用鹽水,將壓強(qiáng)計(jì)的探頭置于鹽水和純水中的相同深度處,觀察U形管的液面高度差。
水 鹽水
現(xiàn)象:觀察U形管兩側(cè)液面高度差,在 (選填“鹽水”或“水”)中的高度差大。
結(jié)論:深度相同時(shí),液體 越大,液體內(nèi)部壓強(qiáng)越大。
歸納:液體內(nèi)部朝 方向都有壓強(qiáng);在液體內(nèi)部的同一深度向各個(gè)方向的壓強(qiáng)都 ;深度越深,壓強(qiáng)越大;液體內(nèi)部壓強(qiáng)的大小還跟液體的 有關(guān),在深度相同時(shí),液體的密度越大,壓強(qiáng) 。
探究二:液體壓強(qiáng)的大小
1.液體內(nèi)部壓強(qiáng)的大?。?br>通過上述實(shí)驗(yàn)探究,我們知道液體的壓強(qiáng)與液體的 和 有關(guān),那么液體內(nèi)部壓強(qiáng)到底怎么計(jì)算呢?
要想知道液面下某處的壓強(qiáng),可用 法:設(shè)想該處有一個(gè)水平“平面”,這個(gè)平面以上的液柱對(duì)平面的壓力等于液柱所受的重力。計(jì)算液柱對(duì)平面的壓強(qiáng):
設(shè)液體的密度是ρ,液柱截面積是S,液柱的高度為h.
設(shè)該平面在液面下的深度為h,平面的面積為S,則:
液柱的體積 : V=__ _。
液柱的質(zhì)量: m= 。
液柱對(duì)平面的壓力:F=G=_ 。
平面受到的壓強(qiáng): .
因此,液面下深度為 h 處液體的壓強(qiáng)為:p= .
2.液體壓強(qiáng)公式:的的理解和運(yùn)用:
(1)應(yīng)用公式p=ρgh時(shí),各個(gè)物理量的單位都應(yīng)統(tǒng)一取國(guó)際單位制。式中g(shù)取 或 ,h的單位是 ,ρ的單位是 ,壓強(qiáng)p的單位是 。
②在液體內(nèi)部壓強(qiáng)公式中,h表示液體的深度。深度是指自由液面到計(jì)算壓強(qiáng)的那一點(diǎn)之間的 距離
.③從液體壓強(qiáng)公式p=ρgh可以看出,液體壓強(qiáng)只與液體的 和 有關(guān),而與液體的 、 、容器的 及地面面積無關(guān)。
式p=ρgh適用于 液體,不適用于固體、氣體和流動(dòng)液體。
例題:有人說,“設(shè)想你在7 km深的蛟龍?zhí)枬撍髦邪岩恢荒_伸到外面的水里,海水對(duì)你腳背壓力的大小相當(dāng)于1 500個(gè)人所受的重力!”海水壓力真有這么大嗎?請(qǐng)通過估算加以說明。
解:因?yàn)槭枪浪?,海水密度? ,g取10 N/kg.
腳背的面積近似取:
則7 km深處海水的壓強(qiáng)為: .
腳背受的壓力為: .
一個(gè)成年人的質(zhì)量約為60 kg,所受重力: .
假設(shè)腳背所受壓力的大小相當(dāng)于n個(gè)成年人所受重力,則: ..
估算結(jié)果表明,在7km的海底,水對(duì)腳背的壓力確實(shí)相當(dāng)于1500個(gè)人所受的重力。
探究三:連通器
1.連通器:上端 、下端 的容器叫做連通器。
2.連通器的特點(diǎn):連通器里裝同種液體,當(dāng)液體不流動(dòng)時(shí),連通器各部分中的液面總是 的。
3.為什么當(dāng)液體靜止時(shí),連通器中的各個(gè)部分液面總是相平的?
如圖所示,在連通器中,設(shè)想在容器底部連通的部分有一“液片AB”:
液體不流動(dòng)時(shí):液片AB 處于 狀態(tài)
液片兩側(cè)受到壓力相等:F1 F2 而F1=P1S ; F2=P2S
所以液片兩側(cè)受到壓強(qiáng)相等:p1 p2 又因p1 = 1 p2 = ; ρgh1 =ρgh2
所以h1 h2 。 即:兩管液面相平。
4.連通器的應(yīng)用:茶壺、鍋爐 、船閘等都是根據(jù)連通器的原理來工作的。
討論交流:一艘輪船由上游通過船閘往下游
甲: 打開上游閥門A,閘室和 乙:閘室水面上升到和上游水面 后,
上游水道構(gòu)成了一個(gè) . 打開上游閘門,船駛?cè)腴l室.
丙:打開下游閥門B,閘室和 ?。洪l室水面下降到跟 水面相平后,
下游水道構(gòu)成了一個(gè) . 打開下游閘門,船駛向下游.
【精講點(diǎn)撥】
1.使用液體壓強(qiáng)公式P=ρgh時(shí), P=ρgh是液體壓強(qiáng)的專用公式,但對(duì)于置于桌面上的均勻材料組成的形狀規(guī)則的固體(圓柱體、正方體、長(zhǎng)方體等)同樣適用。
2. P=F/S 是求壓強(qiáng)普遍適用的公式。當(dāng)容器是柱形的,柱形液體內(nèi)的壓強(qiáng)也可以根據(jù) P=F/S=G/S來計(jì)算。
連通器,上開口、底相連、同液體,不流動(dòng),等高低。
3.計(jì)算液體對(duì)容器的壓力時(shí),一般先由公式P=ρgh算出壓強(qiáng),再由公式 P=F/S,得到壓力 F=PS 。
4.連通器里如果盛有兩種不同液體時(shí),液面不相等。
【歸納整理】
【當(dāng)堂練習(xí)】
1.(2020株洲)豎直放置一礦泉水瓶子,并在側(cè)壁鉆A、B、C、D四個(gè)一樣大小的小孔,打開瓶蓋,往瓶中注滿水,水將從瓶孔噴出。水噴出速度最大的是從哪一個(gè)小孔噴出的( )
A.A孔 B.B孔 C.C孔 D.D孔
2.(2020 畢節(jié))下列說法中,錯(cuò)誤的是( )
A. 小轎車使用安全帶和安全氣囊是為了減小慣性
B. 鞋底做有凹凸不平的花紋是為了增大有益摩擦
C. 高壓鍋煮食物熟得快是因?yàn)殄亙?nèi)氣壓高液體沸點(diǎn)高
D. 學(xué)校食堂的鍋爐和其外面的水位計(jì)組成一個(gè)連通器
3.(2020遂寧)三峽大壩是集防洪、航運(yùn)、發(fā)電于一體的世界最大水利樞紐,壩體高185m,最大蓄水深度175m,壩體建有多個(gè)泄洪深孔,每個(gè)泄洪深孔大小為63m2,通過開啟閘門泄洪,蓄滿水時(shí)深孔距水面平均深度30m,則每個(gè)泄洪深孔的閘門受到水的壓力是______N(g=10N/kg)。
4.(2020北京)如圖所示,用隔板將容器分成左、右兩部分,隔板下部有一個(gè)圓孔用薄橡皮膜封閉。當(dāng)在容器左、右兩部分注入不同深度的水時(shí)(水面位置如圖中虛線所示),橡皮膜發(fā)生了形變,形變情況是向______側(cè)凸起;產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是______。
5.(2020宜昌)如下圖所示,一個(gè)空塑料藥瓶,瓶口扎上橡皮膜,瓶口朝下豎直地浸入水中,橡皮膜受到了水向_____的壓強(qiáng),大小為_____Pa?(g=10N/kg,ρ水=1×103kg/m3)?
6.(2020天水)在“探究液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)中,小明進(jìn)行了如下的猜想:
猜想一:液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小可能與液體深度有關(guān)。
猜想二:液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小可能與液體密度有關(guān)。
猜想三:液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小可能與方向有關(guān)。
為了驗(yàn)證以上猜想,小明進(jìn)行了如圖所示的操作:
(1)實(shí)驗(yàn)過程中探頭受到的液體壓強(qiáng)大小是通過_______________________反映的。
(2)為了驗(yàn)證猜想一,應(yīng)選擇________兩組實(shí)驗(yàn)對(duì)比,可初步驗(yàn)證出猜想一是正確的。
(3)探究液體壓強(qiáng)與液體密度的關(guān)系時(shí),對(duì)比乙、丙兩組實(shí)驗(yàn),小明可得出的結(jié)論是:當(dāng)液體深度相同時(shí),液體的密度越大,液體的壓強(qiáng)就越________。
【課后反思】本節(jié)課學(xué)習(xí)中,你有哪些收獲,還有哪些不足,有什么體會(huì)。
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