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1、6.3 液體壓強(qiáng)
第二課時(shí)
[學(xué)習(xí)目標(biāo)]
1、會(huì)利用p=pgh進(jìn)行綜合計(jì)算壓強(qiáng)。
2、知道連通器的原理和應(yīng)用。
3、 通過(guò)用液體內(nèi)部壓強(qiáng)的規(guī)律解釋和解決一些簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題,提高對(duì)物理與生活聯(lián)系的認(rèn)識(shí)。
[經(jīng)典例說(shuō)]
圖1
例1.如圖1所示,置于水平桌面上的A、B兩容器(容器的重力不計(jì))底面積相等。在容器內(nèi)注人同種液體,并且高度相同,則:(1)兩個(gè)容器對(duì)水平桌面的壓力和壓強(qiáng)的大小關(guān)系是FA_________FB;PA_________ PB。(2)容器內(nèi)液體對(duì)容器底部的壓力利壓強(qiáng)的大小關(guān)系是:FA'_________FB';PA'_________ PB'。(均選填“
2、大于”、 “等于”或“小于”)。
解析:(1)容器底與桌面間是固體間的接觸作用,考慮到接觸面是水平的,則桌面受到兩個(gè)容器分別對(duì)其壓力的大小與容器內(nèi)液體受到的重力相等,即F=G。由圖可知GA<GB,所以FA<FB,根據(jù)公式,且=,所以<。(2)因?yàn)橐后w的壓強(qiáng)與其受到的總重力及形狀無(wú)關(guān),僅決定于液體的密度ρ與深度h,由于兩容器中裝有同種液體,且深度相同。根據(jù),先應(yīng)求出液體對(duì)容器底部的壓強(qiáng)=。又因?yàn)樗鼈兊牡酌娣e相等=,根據(jù)公式F=PS,最后求出=。
參考答案:(1)液體密度相同,深度越深,壓強(qiáng)越大。
(2)壓力相同,受力面積越小,壓強(qiáng)越大。
圖3
圖2
例2
3、.如圖2所示,放在水平桌面上的甲、乙兩燒杯中分別盛有水和酒精(水的密比酒精大),已知兩燒杯受到的液體的壓強(qiáng)相等,那么在杯底以上相等高度的A、B兩點(diǎn)處液體壓強(qiáng)PA和PB的大小關(guān)系為: ( )
A. PA=PB B. PA>PB C. PA<PB D.無(wú)法判斷
解析:如圖3所示,設(shè)A、B兩點(diǎn)的高度為h,則甲杯中A點(diǎn)的壓強(qiáng),乙杯中B點(diǎn)的壓強(qiáng). ,甲、乙兩容器底部受到的壓強(qiáng)相等,即,由于>,得PA<PB。
參考答案:C。
圖4
例3.如圖4所示,容器A、B內(nèi)盛有液面在同一水平面的清水,用帶有閥門(mén)的
4、斜管將兩容器相連,當(dāng)將閥門(mén)K打開(kāi)時(shí)水將__________流動(dòng)。(填“會(huì)”或“不會(huì)”)。
解析:設(shè)想斜管中閥門(mén)處接用一豎直的薄“水片”,“水片”兩側(cè)分別承受容器A、B中水產(chǎn)生的壓強(qiáng)PA和PB,由于“水片”兩側(cè)深度相同,根據(jù)p=pgh得得出PA=PB,因“水片”截面積相等,由F=PS可知,F(xiàn)A=FB,“水片”受于衡力作用處于靜止?fàn)顟B(tài),所以閥門(mén)K打開(kāi)后斜管中水不會(huì)流動(dòng)。
參考答案:不會(huì)。
例4.如圖5一紫沙水壺的質(zhì)量為1kg,平面壺底的直徑和壺的深度均為20cm,容積為4×10-3m3,壺中裝滿水,置于水平面上(取g=1ON/kg).求:(1)水對(duì)壺底的壓強(qiáng);(2)壺底對(duì)桌面的壓強(qiáng).
5、
圖5
解: (1)由題意知,水的深度故水對(duì)壺底的壓強(qiáng)為:
(2)由題意可知:
壺中水的體積:
壺中水的質(zhì)量:
壺底對(duì)桌面的壓力:
受力面積為:
壺底對(duì)桌面的壓強(qiáng):
圖6
例5.如圖6小明用一滿瓶純凈水和放在水平桌面上的海綿做實(shí)驗(yàn),研究“影響壓力作用效果的因素”,如圖所示。做著做著小明想,一瓶純凈水能產(chǎn)生多大的壓強(qiáng),竟把海綿壓陷得那么明顯。于是就開(kāi)始想辦法計(jì)算它。他從商標(biāo)紙上查到這瓶水的“凈含量”是600mL(1mL=1cm3),掂了掂同樣的空瓶確實(shí)很輕,重力可以忽略不計(jì),又測(cè)出瓶底面積為35cm2面積,瓶蓋面積為7cm2。根據(jù)小明收
6、集的數(shù)據(jù),計(jì)算:
(1)這瓶純凈水凈重多少?(取g=10N/kg)
(2)瓶子正放時(shí)對(duì)海綿的壓強(qiáng)是多少?
(3)要使瓶子倒放時(shí)對(duì)海綿的壓強(qiáng)與正放時(shí)相同, 簡(jiǎn)單的方法是什么?
解:(1)這瓶純凈水的質(zhì)量:
這瓶水的重力:
(2)瓶子正放時(shí)對(duì)海綿的壓強(qiáng):
(3)把瓶子倒置35cm2的很輕的硬墊片上;或從瓶子中倒出4/5的水.
[夯實(shí)基礎(chǔ)]
1. 連通器的原理是:連通器內(nèi)裝入___________液體,當(dāng)液體___________,液面相平。
第2題圖
2. 如圖(a)所示,將一根透明塑料軟管彎成U形,將有色水注入該軟管中,此時(shí)該軟管可看成是一個(gè)________
7、___。用雙手分別拿住該軟管的兩端,然后提升或下降一端,則兩端中的液面將___________ (選填“保持相平”或“不相平”);若將軟管中部稍稍抬起,使軟管成如圖(b)所示的W形,則觀察到左右兩管中的液面將___________ (選填“保持相平”或“不相平”)。
3. 有一個(gè)1.2米高的圓柱形油桶,內(nèi)裝煤油,測(cè)得液面離桶頂?shù)木嚯x是0.2米,距桶底0.4米處的煤油對(duì)桶壁的壓強(qiáng)是_______帕。(ρ煤油=0.8×103千克/米3)
4. 如圖所示,兩個(gè)質(zhì)量、形狀都相同的容器A、B中裝滿水,放置在水平桌面上,則容器底部受到水的壓強(qiáng)PA_________PB,容器底部
8、受到水的壓力FA________FB;桌面受到的壓力FA'_________FB',桌面受到的壓強(qiáng)PA'________PB'。(均選填“大于”、“等于”或“小于”)
5. 如圖所示,在兩支同樣的試管里分別裝有質(zhì)量相等的不同液體A和B,若按圖中方式放置時(shí),A、B兩液面等高,則液體的密度ρA________ρB,液體對(duì)試管底部的壓強(qiáng)PA_________PB。(均選填“大于”、“等于”或“小于”)
第6題圖
第5題圖
第4題圖
6. 如圖所示的甲、乙兩個(gè)容器由一細(xì)管相連通,細(xì)管中間有一開(kāi)關(guān)K。先把開(kāi)關(guān)K關(guān)上,在兩個(gè)容器中裝上不同量的水,使甲中水面比乙中水面高,口密
9、封。則打開(kāi)開(kāi)關(guān)K后,下列判斷中正確的是 ( )
A.甲中的水能往乙中流,直到乙的水面比甲中的水面高出一些為止
B.甲中的水不能往乙中流,水面高度都不變
C.甲中的水能往乙中流,直到兩個(gè)容器中的水面相平為止
D.甲中的水能往乙中流一些,但甲中的水面一定比乙中的高。
第7題圖
7. 如圖所示,學(xué)生課桌質(zhì)量為9千克,桌子與地面有四個(gè)接觸面,每個(gè)接觸面的面積為4×10-4米2;某同學(xué)將底面積為24.5×10-4米2、容量為1升、裝滿水后水深為18厘米的塑料水杯放在課桌的桌面上。求:
(1)課桌對(duì)地面的壓力;
(2)課桌對(duì)地面的壓強(qiáng);
(3)杯對(duì)桌面的壓強(qiáng)。(不
10、計(jì)塑料水杯的質(zhì)量)
第8題圖
[能力提升]
8. 如圖(a)所示,玻璃杯的底面積為0.02米,,玻璃杯內(nèi)盛有0.1米深的水,現(xiàn)將一木塊橫置于該玻璃杯的杯,則玻璃杯杯底受到水的壓強(qiáng)為_(kāi)______帕,壓力為_(kāi)______牛;若把木塊取下,且豎直地放入該玻璃杯中,見(jiàn)圖 (b),則玻璃杯杯底受到水的壓強(qiáng)將_______ (選填“變大”、“不變”或“變小”),水平桌面受到壓強(qiáng)將____________。
甲
乙
9. 如圖所示,甲、乙兩個(gè)容器內(nèi)分別盛有水和酒精,兩塊完全相
同的物塊分別靜止在這兩種液體中。則比較兩塊物塊在兩種液
體中所受到的浮力及物塊
11、的下表面處所受到液體壓強(qiáng)大小是( )
A.F甲F乙,P甲
12、度
U型管左右液面高度差(厘米)
0.8
1
5
4
2
10
8
3
20
16
1.0
4
4
4
5
8
8
6
16
16
1.6
7
2.5
4
8
5
8
9
10
16
(1)分析比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)1與8或2與9的數(shù)據(jù),可得到的初步結(jié)論是:液體的深度相同時(shí)_________________________________________________.
(2)分析比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)___________________的數(shù)據(jù),可得到的初步結(jié)論是:液體的密度相同所處的深度越深,液體的壓強(qiáng)越大。
(3)進(jìn)一步分析比較表中有
13、關(guān)液體密度與深度的數(shù)據(jù)及觀察到的現(xiàn)象,并歸納得出結(jié)論。
①分析比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)1、4、7(或2、5、8,或3、6、 9)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及觀察到的現(xiàn)象,可初步得出:_______________________________________________。
②分析比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)___________________________的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及觀察到的現(xiàn)象,可初步得出:當(dāng)液體的密度與液體的深度的乘積不等時(shí),液體的壓強(qiáng)不同,且乘積越大,液體的壓強(qiáng)越大。
[拓展提高]
12. 如圖所示,兩個(gè)完全相同的圓柱形容器甲和乙放置在水平桌面上,已知距容器底部h處A、B兩點(diǎn)所受液體的壓強(qiáng)pA和pB相等
14、,則兩容器底部所受液體壓力F甲、F乙和壓強(qiáng)p甲、p乙的關(guān)系是( )
A F甲>F乙,p甲>p乙。B F甲=F乙,p甲>p乙。
第12題圖
C F甲
15、 )
(A)放置甲正方體時(shí)最大 (B)放置乙正方體時(shí)最大
(C)放置丙正方體時(shí)最大 (D)放置不同的正方體時(shí)都相同
14. 將甲、乙、丙三個(gè)實(shí)心正方體分別放在水平地面上時(shí),它們對(duì)水平地面產(chǎn)生的壓強(qiáng)相等,它們的密度關(guān)系為r甲P乙>P丙 (D)不能確定
15. 如圖所示,各
16、個(gè)容器中裝的是同種液體,則對(duì)容器中液面情況表示正確的是( )。
第15題圖
16. 小明同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究浸在液體中的物體表面受到液體的壓力大小與什么因素有關(guān)。他把高為0.2米的實(shí)心圓柱體先后浸入A、B、C三種液體中(ρA<ρB<ρC),改變下表面到液面的距離h, 利用儀器測(cè)得圓柱體下(或上)表面受到液體的壓強(qiáng),并利用公式求得下(或上)表面受到液體的壓力,記錄數(shù)據(jù)如表一、表二、表三所示。(表中,F(xiàn)1為上表面受到液體的壓力,F(xiàn)2為下表面受到液體的壓力)
表一 液體A 表二 液體B 表三 液體C
實(shí)驗(yàn)
序號(hào)
17、
h (米)
F1牛
F2牛
實(shí)驗(yàn)
序號(hào)
h (米)
F1牛
F2牛
實(shí)驗(yàn)
序號(hào)
h (米)
F1 牛
F2牛
1
0.18
0
14.4
4
0.20
0
20.O
7
0.24
4.4
26.4
2
0.22
1.6
17.6
5
0.22
2.0
22.O
8
0.26
6.6
28.6
3
0.24
3.2
19.2
6
0.24
4.0
24.0
9
0.28
8.8
3.8
(1)分析比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)___________________等數(shù)據(jù)中的距離
18、h和下表面受到液體壓力F2的關(guān)系及相關(guān)條件,可得出的初步結(jié)論是,在同種液體中,圓柱體下表面受到液體的壓力與深度成正比。
(2)分析比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)2與5或3、6與7等數(shù)據(jù)中的距離h和上表面受到液體壓力F1的關(guān)系及相關(guān)條件,可得出的初步結(jié)論是,當(dāng)深度相同時(shí),_______________________________。
(3)小明同學(xué)進(jìn)一步綜合分析了表一、表二、表三中的數(shù)據(jù)及相關(guān)條件,得出結(jié)論:
(a)浸沒(méi)在同種液體中的圓柱體,下、表面受到的液體壓力差是相同的。
(b)浸沒(méi)在不同種液體中的圓柱體,下上表面受到的液體壓力差是不同的,
請(qǐng)判斷,小明同學(xué)的結(jié)論是__________
19、____的(選填 “錯(cuò)誤”、“合理但結(jié)論不完整”或“正確”)。 若小明同學(xué)的結(jié)論“錯(cuò)誤”,請(qǐng)寫(xiě)出正確的結(jié)論;若小明同學(xué)的結(jié)論“合理但結(jié)論不完確”的結(jié)論; 請(qǐng)將其補(bǔ)充完整。
液體壓強(qiáng)(二)參考答案:
[夯實(shí)基礎(chǔ)]
1. 同種;靜止。
2. 連通器;保持相平;保持相平。
3. 4704。。
4. 等于;大于;等于;小于。
5. 大于;大于。
6. D
7. (1)m杯=ρ水V杯=1×103千克/米3×10-3米3=1千克
F=G=(m杯+m桌)g=10千克×9.8牛/千克=98牛
(2)P=F/S=98牛/(4×4×10-
20、4米2)=6.125×104帕
(3)F′=G杯=m杯g=1千克3×9.8牛/千克=9.8?! ?
P′=F/S′=9.8牛/(24.5×10-4米2)=4×103帕
[能力提升]
8. 980;19.6;增大;不變
9. D
10. D
11.(1)液體密度越大,液體內(nèi)部壓強(qiáng)越大。(2)123(或456或789);(a)(3)液體密度與液體深度乘積相同,液體內(nèi)部壓強(qiáng)相同。(b) 123(或456或789);
[拓展提高]
12. C
13. A
14. C
15. A
16. (1)1、2、3或4、5、6或7、8、9。(2)液體密度越大,液體壓強(qiáng)越大。(3)①結(jié)論合理但不完整;②浸沒(méi)在不同液體中的圓柱體,下、上表面受到的液體壓力差隨液體密度的增大而增大。
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