b、液體壓強(qiáng)的大小與哪些因素有關(guān)
a、液體壓強(qiáng)公式的推導(dǎo)
c、運(yùn)用液體壓強(qiáng)公式進(jìn)行計(jì)算
“泰坦”號(hào)深海潛水器在大西洋深海3840米發(fā)生“災(zāi)難性內(nèi)爆”，潛艇中的5名無人生還，其殘骸最終在“泰坦尼克”號(hào)船頭約488米處找到。
“泰坦”號(hào)潛艇內(nèi)爆——致命深淺引人深思
那么“泰坦”號(hào)潛艇為何會(huì)發(fā)生內(nèi)爆？？
知識(shí)點(diǎn)1——液體的壓強(qiáng)
1648年，法國(guó)物理學(xué)家帕斯卡做了一個(gè)令人驚奇的實(shí)驗(yàn)。 他在一個(gè)裝滿水的密閉木桶上插入一根細(xì)長(zhǎng)的管子，然后從樓上陽臺(tái)向管子里灌水。 結(jié)果，他只用了幾杯水，就把木桶撐破了。這個(gè)現(xiàn)象就與液體壓強(qiáng)有關(guān)，下面我們來探究液體的壓強(qiáng)。
我們先模擬帕斯卡所做的實(shí)驗(yàn)，再探究原因……
幾杯水的重力并不大，真的會(huì)產(chǎn)生撐破水桶這么大的力嗎？請(qǐng)用如圖所示的器材來做一做。想一想：飲料瓶壁上為什么要刻些細(xì)槽？管子應(yīng)該長(zhǎng)些還是短些？怎樣保證瓶塞與瓶口之間是密封的？
你在實(shí)驗(yàn)中觀察到哪些現(xiàn)象？想到了哪些問題？
飲料瓶壁上為什么要刻些細(xì)槽？
對(duì)比帕斯卡所做的實(shí)驗(yàn)，我們可知……
模擬帕斯卡實(shí)驗(yàn)中木板拼接的木桶，那么瓶子容易破裂，便于觀察效果
從帕斯卡實(shí)驗(yàn)可知管子應(yīng)該更長(zhǎng)些
可以用蠟或者凡士林進(jìn)行密封
管子應(yīng)該長(zhǎng)些還是短些？
怎樣保證瓶塞與瓶口之間是密封的？
怎樣解釋帕斯卡裂桶實(shí)驗(yàn)?zāi)兀? 右圖中的實(shí)驗(yàn)直觀地顯示出液體壓強(qiáng)的這個(gè)特點(diǎn)。
液體不僅對(duì)容器底部產(chǎn)生壓強(qiáng)，對(duì)容器側(cè)壁也會(huì)產(chǎn)生壓強(qiáng)
由于受到液體重力的作用液體對(duì)橡皮膜有壓強(qiáng)
由于受到液體有流動(dòng)性液體對(duì)側(cè)面橡皮膜有壓強(qiáng)
知識(shí)點(diǎn)2——液體內(nèi)部壓強(qiáng)的特點(diǎn)
那么，液體壓強(qiáng)的大小與什么因素有關(guān)呢？為了進(jìn)一步揭示液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)，需要用壓強(qiáng)計(jì)對(duì)液體壓強(qiáng)進(jìn)行研究。
由U型玻璃管、刻度盤、橡皮管、金屬盒、橡皮膜等構(gòu)成
當(dāng)橡皮膜不受壓力時(shí)，U型玻璃管兩側(cè)液面持平當(dāng)橡皮膜受到壓力時(shí)，U型玻璃管兩側(cè)液面出現(xiàn)高度差加在橡皮膜上的壓強(qiáng)越大，U 形管兩側(cè)液面的高度差就越大
1、觀察U型玻璃管兩側(cè)液面是否相平，若不相平需重新安裝，直到兩側(cè)液面相平
2、切勿使U型玻璃管兩側(cè)液面高度差過大，以防U型玻璃管內(nèi)液體流出
1、將金屬盒緩慢下沉或轉(zhuǎn)動(dòng)，便于觀察U型玻璃管兩側(cè)液面高度差的變化情況
2、檢查壓強(qiáng)計(jì)的氣密性：用手輕按橡皮膜，看U型玻璃管兩側(cè)是否出現(xiàn)液面高度差，如變化則不漏氣，如不變化，則漏氣
探究液體壓強(qiáng)的大小與哪些因素有關(guān)
（1）保持壓強(qiáng)計(jì)金屬盒在水中的深度不變，轉(zhuǎn)動(dòng)金屬盒，使橡皮膜朝不同方向(如下圖)，觀察并測(cè)出U形管兩側(cè)液面高度差，將數(shù)據(jù)填入表中。
（2）改變壓強(qiáng)計(jì)金屬盒在水中的深度，觀察并測(cè)出U形管兩側(cè)液面高度差，將數(shù)據(jù)填入表中。
（3）把壓強(qiáng)計(jì)金屬盒分別放在酒精和水中同一深度，觀察并測(cè)出U形管兩側(cè)液面高度差，將數(shù)據(jù)填入表中。
通過幾組實(shí)驗(yàn)，我們可得出以下數(shù)據(jù)。
?。。?！數(shù)據(jù)僅為參考示例，老師需根據(jù)課堂實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整
液體內(nèi)部各個(gè)方向都有壓強(qiáng)；
分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以得出如下結(jié)論：
同一深度各個(gè)方向的壓強(qiáng)大小相等；
液體內(nèi)部的壓強(qiáng)與深度有關(guān)，深度增加，壓強(qiáng)增大；
不同液體內(nèi)部的壓強(qiáng)與液體的密度有關(guān)，在同一深度，液體的密度越大，壓強(qiáng)越大。
液體內(nèi)部的壓強(qiáng)與深度、液體的密度都有關(guān)
知識(shí)點(diǎn)3——怎樣計(jì)算液體內(nèi)部壓強(qiáng)
液體的壓強(qiáng)是由于液體受到重力產(chǎn)生的。我們?cè)O(shè)想在液面下有一高度為h、截面為S的液柱。計(jì)算這段液柱產(chǎn)生的壓強(qiáng),就可得到液體內(nèi)部深度 h 處的壓強(qiáng)公式。
液柱體積：V = Sh
液柱對(duì)其底面產(chǎn)生的壓強(qiáng)：p= = = ρgh
液柱質(zhì)量：m = ρV = ρSh
液柱所受重力：G = mg = ρgSh
液柱對(duì)其底面產(chǎn)生的壓力：F = ρgSh
因此，靜止液體內(nèi)部深度h處的壓強(qiáng)公式為：
此公式適用于液體壓強(qiáng)的計(jì)算
液體壓強(qiáng)只與液體的密度和深度有關(guān)
公式應(yīng)用時(shí)，單位要一一對(duì)應(yīng)
深度指的是某點(diǎn)到液體自由面的豎直距離
液體壓強(qiáng)與深度和液體的密度成正比
判斷液體深度h，是計(jì)算液體壓強(qiáng)的關(guān)鍵，請(qǐng)判斷出下圖各點(diǎn)的深度h……
A點(diǎn)距離液體自由面 hA=30cm-20cm=10cm=0.1m
B點(diǎn)距離液體自由面 hB=30cm=0.3m
C點(diǎn)距離液體自由面 hC=80cm-20cm=60cm=0.6m
（2）由p= 可知，“奮斗者號(hào)”上有一面積為100cm2的觀測(cè)窗 口，在10900米處探測(cè)中承受的壓力： F=pS=1.09×108Pa×100×10-4m2=1.09×106N
國(guó)深海載人探測(cè)器繼“蛟龍?zhí)枴?、“深海勇士者?hào)”后，2020年11月10日“奮斗者號(hào)”在馬里亞納海溝成功坐底10900米。（海水密度按1×103kg/m3，g=10N/kg）（1）“奮斗者號(hào)”在馬里亞納海溝10900米深處時(shí)受到海水的壓強(qiáng)。（2）若“奮斗者號(hào)”上有一面積為100cm2的觀測(cè)窗口，在10900米處探測(cè)中承受的壓力是多少？
解：（1）“奮斗者號(hào)”在馬里亞納海溝10900米深處時(shí)受到海水的壓強(qiáng)： p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×10900m=1.09×108Pa
那么p=ρgh與p= 公式的區(qū)別是什么？
液體壓強(qiáng)公式是根據(jù)壓強(qiáng)公式推導(dǎo)而來
液體內(nèi)部壓強(qiáng)的特點(diǎn)在生產(chǎn)生活上有許多應(yīng)用……
輸液將掛瓶懸掛一定高度
觀察下面事例，它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上有什么共同點(diǎn)……
有開口，底部是連通的，內(nèi)部液體液面持平
上端開口、底部互相連通的容器，物理學(xué)上叫做連通器
連通器上端一定有一個(gè)或多個(gè)開口
連通器內(nèi)裝的是同種液體
若內(nèi)部液體密度不同且不相容，液面不相平
同一深度的各點(diǎn)，壓強(qiáng)相等
當(dāng)液體靜止時(shí)，各部分液面總是相平,與容器形狀無關(guān)
日常生活中，連通器常見應(yīng)用有……
連通器——上端開口、底部互相連通的容器
帕斯卡裂桶實(shí)驗(yàn)——反映液體內(nèi)部存在壓強(qiáng)
液體的存在——對(duì)容器底部、側(cè)壁都?jí)簭?qiáng)
1、關(guān)于液體壓強(qiáng)，下面說法中正確的是（　?。〢．液體壓強(qiáng)是由液體重力產(chǎn)生的，所以液體越重，產(chǎn)生的壓強(qiáng)越大B．由于重力的方向總是豎直向下的，因而液體內(nèi)部只有向下的壓強(qiáng)。C．因?yàn)? ，所以液體壓強(qiáng)與容器底面積大小有關(guān)D．液體壓強(qiáng)只與液體的密度和深度有關(guān)
2、著名的“木桶理論”是指：用木桶來裝水，若制作木桶的木板參差不齊，那么它能盛下水的容量，不是由這個(gè)木桶中最長(zhǎng)的木板來決定的，而是由最短的木板來決定，所以它又被稱為“短板效應(yīng)”。那么決定木桶底部受到水的壓強(qiáng)大小的是（　?。〢．木桶的粗細(xì)B．木桶的重力C．最短的一塊木板的長(zhǎng)度D．最長(zhǎng)的一塊木板的長(zhǎng)度
3、如圖所示，小明將壓強(qiáng)計(jì)的金屬盒分別放入深度相同的甲、乙兩種液體中，從圖中可以得到的結(jié)論是（　?。〢．甲液體的密度大于乙液體的密度B．甲金屬盒處的壓強(qiáng)等于乙金屬盒處的壓強(qiáng)C．該實(shí)驗(yàn)裝置中的“U”形管是一個(gè)連通器D．橡皮膜伸入液體越深，兩管液面高度差越大，液體壓強(qiáng)越小
4、一個(gè)空的塑料藥瓶，瓶口扎上橡皮膜，豎直地浸入水中，一次瓶口朝上，一次瓶口朝下，這兩次藥瓶在水里的位置相同，如圖所示，下列關(guān)于橡皮膜的說法正確的是（　　）A．兩次都向內(nèi)凹，形變程度相同B．甲比乙中藥瓶受到的浮力大C．甲比乙中藥瓶瓶?jī)?nèi)大氣壓大D．甲、乙說明液體壓強(qiáng)與壓力方向有關(guān)
5、如圖所示，一個(gè)未裝滿水的瓶子，當(dāng)正立在水平桌面上時(shí)，瓶對(duì)桌面的壓力為F1，瓶底受到水的壓強(qiáng)為p1；當(dāng)?shù)沽r(shí)，瓶對(duì)桌面的壓力為F2，瓶蓋受到水的壓強(qiáng)為p2，則下列分析正確的是（　?。〢．F1＞F2，p1＝p2B．F1＝F2，p1＜p2C．F1＞F2，p1＜p2D．F1＞F2，p1＞p2
6、如從百米淺海到萬米深海，中國(guó)自主研制的潛水器有了質(zhì)的飛躍。潛水器下潛到圖中標(biāo)注的對(duì)應(yīng)深度，承受海水壓強(qiáng)最大的是（　　）A．AB．BC．CD．D
7、盛有水的容器中，A、B、C三點(diǎn)的位置如圖所示，A處水的深度為 　 米，B處水的壓強(qiáng)為 　 　帕。容器底面積為15厘米2，則容器底受到水的壓力為 　 牛。
8、如圖所示，水平桌面上放有底面積和質(zhì)量都相同的甲、乙兩平底容器，分別裝有深度和質(zhì)量相等的不同液體。則：①容器對(duì)桌面的壓力：F甲 　 F乙；②容器對(duì)桌面的壓強(qiáng)：p甲 　 p乙；③液體的密度：ρ甲 　 ρ乙；④液體對(duì)容器底部的壓強(qiáng)：p甲′ 　 p乙′。
9、茶壺是一種常見的生活用品，如圖所示，茶壺的壺身和壺嘴構(gòu)成了一個(gè) 　 　。當(dāng)壺中水深12cm時(shí)，壺底受到水的壓強(qiáng)是 　 　Pa。（ρ水=1×103kg/m3，g取10N/kg）
10、船閘是長(zhǎng)江上常見的水利設(shè)施，船閘是利用 　 　原理工作的。潛水員在長(zhǎng)江里下潛到水下4m處時(shí)，受到江水的壓強(qiáng)約為 　 　Pa（江水的密度約為1.0×103kg/m3，g取10N/kg）。
（1）圖1甲是U形管壓強(qiáng)計(jì)，探頭上的橡皮膜應(yīng)選用 　 ?。ㄟx填“薄”或“厚”）一些的較好，實(shí)驗(yàn)前，小楊用手輕壓橡皮膜，發(fā)現(xiàn)U形管中液面升降靈活，說明該裝置 　 　 ?。ㄟx填“漏氣”或“不漏氣”）；（2）比較圖1乙、丙的實(shí)驗(yàn)可初步判斷得出：在同種液體中，液體壓強(qiáng)隨著 　 　 　的增加而增大。利用這一結(jié)論，可解釋攔河大壩要做成 　 　 ?。ㄟx填“上窄下寬”或“上寬下窄”）的形狀；比較 　 　 　兩圖的實(shí)驗(yàn)可初步判斷，液體內(nèi)部壓強(qiáng)與液體密度有關(guān)；
11、小楊同學(xué)在學(xué)習(xí)液體壓強(qiáng)時(shí)，為了探究液體壓強(qiáng)的大小與哪些因素有關(guān)，進(jìn)行了如圖1的實(shí)驗(yàn)探究。
（3）當(dāng)金屬盒在水和鹽水中處于相同深度時(shí)，小楊發(fā)現(xiàn)U形管兩側(cè)液面的高度差對(duì)比不夠明顯，為了使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加明顯，小楊計(jì)劃采取的操作中，可行是 　 　 　（選填序號(hào)）。A．將U形管換成更細(xì)的B．U形管中換用密度更小的液體（4）在圖1丁實(shí)驗(yàn)中，保持探頭位置不變，在容器中加入適量清水與其混合均勻后（液體不溢出），橡皮膜受到的液體壓強(qiáng)將 　 　 ?。ㄟx填“變大”、“變小”或“無法判斷”）。
（5）小楊發(fā)現(xiàn)用如圖2甲所示的容器也可以探究液體內(nèi)部的壓強(qiáng)。容器中間用隔板分成互不相通的左右兩部分，隔板上有一圓孔用薄橡皮膜封閉，橡皮膜兩側(cè)壓強(qiáng)不同時(shí)其形狀發(fā)生改變。用此容器進(jìn)行的兩次實(shí)驗(yàn)，情形如圖2乙、丙所示。由此可推斷：a、b、c三種液體密度ρa(bǔ)、ρb、ρc的大小關(guān)系是 　 　 ?。ㄟx填序號(hào)）。A．ρa(bǔ)＝ρb＞ρcB．ρa(bǔ)＝ρb＜ρcC．ρb＞ρa(bǔ)＞ρcD．ρb＜ρa(bǔ)＜ρc
12、一個(gè)魚缸放在水平桌面中央，內(nèi)盛有0.1m深的水，水的質(zhì)量是2.5kg。g取10N/kg。（魚缸厚度忽略不計(jì)）求：
（1）水對(duì)魚缸底部的壓強(qiáng)；（2）魚缸的底面積是2×10-2m2，水對(duì)魚缸底部的壓力；（3）魚缸的質(zhì)量是1.3kg，此時(shí)容器對(duì)桌面的壓強(qiáng)多大？

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8.2 液體的壓強(qiáng)

版本： 滬粵版（2024）

年級(jí)： 八年級(jí)下冊(cè)（2024）

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