2021年北师大版八年级物理下册8.2液体内部的压强讲义
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《压强》讲义一、压强的基本概念当我们谈论压强时,它指的是物体在单位面积上所受到的压力。
简单来说,压强就是压力的作用效果。
想象一下,你用手按压一个气球和用拳头按压同一个气球,感觉是不一样的。
用手按压时,因为接触面积大,气球受到的压强相对较小;而用拳头按压时,由于接触面积小,气球受到的压强就大得多,可能一下子就被压破了。
为了更准确地描述压强,我们用公式来表示:压强(P)等于压力(F)除以受力面积(S),即 P = F/S。
在国际单位制中,压强的单位是帕斯卡(Pa),1 帕斯卡等于 1 牛顿的力作用在 1 平方米的面积上所产生的压强。
二、压强的影响因素1、压力大小很显然,压力越大,在受力面积不变的情况下,压强就越大。
比如,一个沉重的箱子放在地上,如果箱子的重量增加,那么它对地面产生的压强也会随之增大。
2、受力面积受力面积越小,压强越大。
比如,我们用针去扎东西,针尖非常尖锐,受力面积极小,所以能够产生很大的压强,轻松地穿透物体。
三、生活中的压强现象1、书包带做得宽同学们每天背的书包,如果书包带很细,那么肩膀就会感到很勒。
这是因为书包带细,受力面积小,压强就大。
而把书包带做得宽一些,增大了受力面积,压强就减小了,肩膀也就舒服多了。
2、图钉的设计图钉的钉帽面积很大,而钉尖非常尖锐。
钉帽面积大是为了我们在按图钉时,手指受到的压强小,不会感到疼痛;钉尖尖锐则是为了减小受力面积,增大对墙面的压强,从而能够轻松地钉入墙里。
3、滑雪板滑雪时,运动员脚下的滑雪板又长又宽。
这是因为在雪地上,压力一定的情况下,通过增大受力面积,可以减小对雪地的压强,避免陷入雪中太深,能够更轻松地滑行。
四、压强在生产中的应用1、千斤顶千斤顶是一种常见的工具,它通过较小的力产生较大的压强,从而能够顶起很重的物体。
2、压路机修建道路时,压路机的轮子很重,而且轮子做得比较宽。
重是为了增加压力,宽是为了在压力较大的情况下,通过增大受力面积,保证对地面的压强不会过大而损坏路面,同时又能把路面压得平整坚实。
一、液体内部的压强液体对容器底和侧壁都有压强。
1. 液体压强(1)产生的原因液体压强的产生原因是由于液体受到重力作用和液体具有流动性。
(2)关于液体内部压强的测定,我们是通过微小压强计来探究的。
微小压强计的原理是:当金属盒上的橡皮膜受到压强时,U 形管两边的液面出现高度差;压强越大,液面的高度差也越大,如图所示。
(3)液体内部压强的规律液体对容器底和侧壁都有压强,液体内部向各个方向都有压强; 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;不同液体的压强还跟密度有关系.在同一深度,液体的密度越大,压强越大。
2. 液体压强公式及其正确的理解和运用:深液液gh p ρ=①公式中各物理量的单位要统一用国际主单位。
密度ρ的单位用千克/米3,深度h 的单位用米,g 为9.8牛/千克,计算出来压强p 的单位是帕。
理解公式p =ρgh 的物理意义:公式中的压强是液体由于自身重力产生的压强,它不包括液体受到的外加压强。
从公式可知,液体内部的压强只跟液体的密度、深度有关,而跟液体的体积、液体的总质量无关。
②公式p =ρgh 中的“h ”表示深度,不能理解为高度.h 是指从液面到所求压强处之间的竖直距离.深度h ,是指液体中被研究的点到自由液面的竖直距离。
如图所示,三个图中A 点的深度都是4厘米,要清楚液体的自由液面究竟在什么地方;而A 点的高度是6厘米,要清楚高度不是深度;还要注意容器倾斜时的深度问题。
③注意公式的适用范围:公式只适用于计算静止液体的压强,不适用于计算固体的压强,尽管有时固体的压强恰好等于ρgh .例如,将一密度均匀、高为h 的圆柱形金属锭竖直放在水平地面上,地面受到的压强p =S G =S gShρ=ρgh ,但这只是一种特殊情况,绝不能由此认为固体由于自身重力而产生的对支持面的压强都可以用p =ρgh 来计算.可是,对于液体来讲,无论液体的形状如何,盛放液体的容器如何,都可以用p =ρgh 来计算液体在某一深度的压强。
2021年八年级物理下册 8.2《液体内部的压强》教案北师大版
4.利用液体压强公式进行简单计算.
仪器材料微小压强计、适量的水、盐水.在两侧有开口直玻璃管,橡皮膜、盛水的方形玻璃鱼缸,电脑、
教学方法探究启发式
板书设计§8-2 液体压强的计算
一、液体内部压强的特点
液体对容器底和侧壁都有压强,液体内部向各个方向都有压强
二、液体内部压强规律:
液体的压强随深度的增加而增大,在同一深度,液体向各个方向的压强相等;不同液体的压强还跟它的密度有关系.
三、液体压强的计算公式
⒈公式推导:
在容器中装有密度为ρ的液体,要计算液体在深度为h处的压强p,可在液体中取底面积为S、高为h的一个圆柱体的液体为研究对象,液体
静止时,这个液柱液也处于静止状态,所以液柱底面积所受的竖直向上
的压力一定为此液柱所受的重力
即:G=F
因此有:ρS h g = pS,所以深度为h处液体产生的压强
p = ρgh
⒉公式:p = ρgh
例题1:计算水面下50 cm处水的压强?
例题2:如图1容器中盛有某液体,p A, p B, p C分别表示A、B、C三
点处液体的压强,则:
A. p A=p B=p C;
B. p A=p C>p B;
C. p A>p C>p B;
D. p A=p B<p C
例题3:见图2,求液体内各点处的压强:
表1
比较1、2、3次实验中水或盐水的数据可得:.比较2、4、5次实验中水或盐水的数据可得:.
比较每次实验中水和盐水的数据可得:.教学设计图示:
第二节液体内部压强:。
《液体的压强》讲义一、液体压强的产生我们生活在一个充满液体的世界里,水、油、各种溶液等等。
那么,你有没有想过,为什么液体内部会存在压强呢?当液体处于静止状态时,液体中的分子在不停地做无规则运动。
由于分子之间存在相互作用力,它们会相互碰撞和挤压。
同时,液体受到重力的作用,使得液体在竖直方向上存在压力差。
这些因素共同作用,导致了液体内部产生压强。
打个比方,想象一个装满水的游泳池。
水的重量会对池底产生压力,而且水在各个方向上都对池壁有压力,这就是液体压强的体现。
二、液体压强的特点1、液体内部向各个方向都有压强无论你在液体中的哪个位置,无论是朝上、朝下、朝左、朝右,都会受到液体的压强。
就好像你在游泳池中,无论你朝着哪个方向,都会感受到水对你的挤压。
2、在同一深度,液体向各个方向的压强相等如果在游泳池中,你在某一个固定的深度,那么不管你面向哪个方向,感受到的水的压强是一样的。
3、液体压强随深度的增加而增大还是以游泳池为例,越往深处走,你会感觉水对你的压力越大,这就是因为液体压强随着深度的增加而增大。
4、液体压强与液体的密度有关不同的液体,密度不同,压强也不同。
比如,在同样的深度,海水的压强通常比淡水的压强大,因为海水的密度比淡水大。
三、液体压强的大小液体压强的大小可以通过公式 p =ρgh 来计算。
其中,p 表示液体压强,ρ 表示液体的密度,g 是重力加速度,h 是液体的深度。
这个公式告诉我们,液体的压强与液体的密度和深度成正比。
密度越大、深度越深,液体的压强就越大。
举个例子,如果我们要计算一个水深为 10 米的游泳池底部受到的压强,假设水的密度是 1000 千克/立方米,重力加速度取 98 米/秒²,那么压强 p = 1000×98×10 = 98000 帕斯卡。
四、液体压强的应用1、潜水艇潜水艇能够在水下自由沉浮,就是利用了液体压强的原理。
通过改变潜水艇自身的重量,来调节它在水中的深度,从而控制受到的液体压强。
二、液体内部的压强一.教材的地位与分析:本节在学习第一节《压强》的基础上,进一步学习液体的压强,先让学生科学探究,发现液体压强的特点,再指导学生由p=F/s,推导出p=ρgh,以及有关根据液体内部压强的具体应用,连通器、船闸和帕斯卡原理及其应用。
同时为学生学习后面的《大气压强》与《液体的压强与流速的关系》打下必要的知识基础,本节的安排充分的安排充分体现从“从生活走向物理,从物理走向社会”的新课程理念。
二.教学目标1.知识与能力:a)理解液体压强的特点:液体内部向各个方向都存在压强,压强随着深度的增加而增大。
同一深度液体向各个方向的压强都相等。
不同的液体,在同一深度产生的压强与深度有关,密度越大,液体的压强越大。
能用液体压强来解释简单生产、生活中的应用问题。
b)知道连通器的简单原理,了解连通器应用的实例。
c)知道帕斯卡原理的应用。
2.过程与方法:让学生进行科学探究了解液体不同的深度,液体的压强不同,学习科学探究的另一种方法,理论推倒得出结论p=ρgh,让学生利用U型管压强计探究得出液体内部压强的特点,通过理论推导连通器原理和帕斯卡原理。
3.情感态度与价值观;在观察实验的过程中,培养学生实事求是、尊重自然规律的科学态度,在小组合作中培养学生将自己的见解公开并与他人合作交流的愿望,认识交流与合作的重要性,有与他人合作的精神,敢于提出与别人不同的见解,也敢于放弃或修正自己的错误观点。
通过学生主动探究,让学生体会到科学探究的乐趣和认识规律的快乐,培养学生的动手能力和创新意识。
密切联系实际,提高科学技术应用于日常生活和社会的意识,通过对我国自主研发的大型船闸和大型水压机,认识我国社会主义现代化建设所取得的伟大成就,以增强民族的自豪感。
4.重点:科学探究液体内部压强的过程,让学生通过自主探究得出液体内部压强的一般规律。
因此,把学习情绪最高的前半节课让学生进行科学探究。
5.难点:难点:P=ρgh的理论推导的理解。
知识讲解:知识点一:液体的压强1、液体内部产生压强的原因:液体受重力且具有流动性。
2、测量工具:压强计可以测量液体内部的压强。
3、液体压强特点:⑴ 液体对容器底和测壁都有压强,液体内部向各个方向都有压强;⑵ 在同一深度,液体向各个方向的压强都相等;⑶ 液体的压强随深度的增加而增大;⑷ 不同液体的压强与液体的密度有关。
4、压强公式gh P ρ=液柱体积Sh V = ;质量Sh V m ρρ==,液片受到的压力Shg Vg G F ρρ=== 液片受到的压强:gh SShg S F P ρρ=== 注:A.公式适用的条件为:液体B.公式中物理量的单位为:P--Pa ;g--N/kg ;h--mC.从公式中看出:液体的压强只与液体的密度和液体的深度有关,而与液体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器形状均无关。
著名的帕斯卡破桶实验充分说明这一点。
D.液体压强与深度关系图象:5、上端开口,下部连通的容器叫连通器。
原理:连通器里装一种液体且液体不流动时,各容器中的液面高度总是相同的。
应用:茶壶、锅炉水位计、乳牛自动喂水器、船闸等6、帕斯卡定律:帕斯卡通过“帕斯卡球”实验,得出著名的帕斯卡定律:加在密闭液体任一部分的压强,必然按其原来的大小,由液体向各个方向传递。
这就是历史上有名的帕斯卡桶裂实验。
针对练习:1、把盛有不满液体的试管由竖直逐步倾斜的过程中,液体对试管底的压强将( )A.变大B.不变C.变小D.先变大后变小2、(2015江苏苏州,9,2分)两个用同一种材料制成且完全相同的密闭圆台形容器一正一反放置在同一水平桌面上,容器内装有质量和深度均相同的液体,如图所示。
若它们分别在水平方向拉力F1和F2的作用下沿桌面做匀速直线运动,速度分别为v和2v,容器底部受到液体的压强分别为p1和p2。
下列关系正确的是( )A.p1= p2F1=F2B.p1> p2F1<F2C.p1> p2F1=F2D.p1< p2F1>F23、液体由于受力的作用和具有性,所以液体对容器的和都有压强。
8.2 液体内部的压强一、目标要求二、知识点解析1.液体压强产生的原因:液体受重力作用且具有流动性。
2.液体压强的测量:使用压强计。
3.液体压强的规律:(1)液体对容器底和侧壁都有压强,液体内部向各个方向都有压强;(2)在同一深度,液体向各个方向的压强都相等;(3)液体的压强随深度的增加而增大(如图所示);(4)相同高度,不同液体的压强与液体的密度有关。
4.液体压强公式:ghpρ=。
其中,ρ是液体密度,单位是3/mkg;kgNg/8.9=;h是液体内部某位置到液面的高度。
从公式中看出:液体的压强只与液体的密度和液体的深度有关,而与液体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器形状均无关。
三、重点、难点与易错点★重点一:影响液体压强大小的因素★难点一:液体压强的特点1.液体压强的产生:液体受重力且具有流动性。
我们知道,物体受到力的作用产生压力,而只要某物体对另一物体表面有压力,就存在压强,同理,水由于受到重力作用对容器底部有压力,因此水对容器底部存在压强。
液体具有流动性,对容器壁有压力,因此液体对容器壁也存在压强。
2.液体能够把它所受到的压强向各个方向传递。
也就是说,液体内部某点向各个方向都有压强,且压强大小都相同。
3.液体压强可表述为:“液体内部向各个方向都有压强,压强随液体深度的增加而增大,同种液体在同一深度的各处,各个方向的压强大小相等;不同的液体,在同一深度产生的压强大小与液体的密度有关,密度越大,液体的压强越大。
”4.液体内部压强大小:(1)同种液体:向各个方向都有压强;(2)同一深度处,压强一致;(3)深度越深,压强越大。
(2)不同液体:同一深度,密度越大,压强越大。
(3)公式:p=ρgh 式中g=9.8N/kg 或g=10N/kg,h的单位是m,ρ的单位是kg/m³,压强p的单位是Pa。
(4)由于液体内部同一深度处向各个方向的压强都相等,所以我们只要算出液体竖直向下的压强,也就同时知道了在这一深度处液体向各个方向的压强。
这个公式定量地给出了液体内部压强地规律。
深度是指点到液面的距离,液体的压强只与深度和液体的密度有关,与液体的质量无关。
四、考查方向1.液体压强的概念与计算典例一:(2020·湖南常德)如图所示,水平桌面上放有底面积和质量都相同的甲、乙两平底容器,分别装有深度相同、质量相等的不同液体。
下列说法正确的是()。
①容器对桌面的压力:F 甲>F 乙②液体的密度:ρ甲=ρ乙③液体对容器底部的压强:p 甲>p 乙④容器对桌面的压强:p 甲′=p 乙′A. 只有①和③B. 只有①和④C. 只有②和③D. 只有③和④【答案】D 。
【解析】①容器质量相等,容器内的液体质量也相等,所以总重相等,即容器对桌面的压力相等:F 甲=F 乙,故①错误;②液体的质量相等,由图知,乙容器越往上,口径越大,所以乙中液体体积大,根据m Vρ=可知,乙的密度小,故ρ甲>ρ乙,故②错误; ③因为ρ甲>ρ乙,且液面相平,根据p gh ρ=可知,液体对容器底部的压强为:p 甲>p 乙,故③正确;④总重相等,容器的底面积相等,根据F GpS S==得,容器对桌面的压强:p甲′=p乙′,故④正确;故选D。
2.液体压强的大小实验探究典例二:(2020·天水)在“探究液体压强的特点”实验中,小明进行了如下的猜想:猜想一:液体内部压强大小可能与液体深度有关。
猜想二:液体内部压强大小可能与液体密度有关。
猜想三:液体内部压强大小可能与方向有关。
为了验证以上猜想,小明进行了如图所示的操作:(1)实验过程中探头受到的液体压强大小是通过反映的。
(2)为了验证猜想一,应选择两组实验对比,可初步验证出猜想一是正确的。
(3)探究液体压强与液体密度的关系时,对比乙、丙两组实验,小明可得出的结论是:当液体深度相同时,液体的密度越大,液体的压强就越。
【答案】(1)U形管两边液面的高度差;(2)甲、乙;(3)大。
【解析】(1)根据转换法,实验过程中探头受到的液体压强大小是通过U形管两边液面的高度差反映的;(2)为了验证猜想一,即研究液体内部压强大小可能与液体深度有关,要控制液体密度相同,故应选择甲、乙两组实验对比,可初步验证出猜想一是正确的;(3)探究液体压强与液体密度的关系时,对比乙、丙两组实验,丙中U 形管两边液面的高度差大,小明可得出的结论是:当液体深度相同时,液体的密度越大,液体的压强就越大。
故答案为:(1)U 形管两边液面的高度差;(2)甲、乙;(3)大。
五、模拟训练一、基础练习1.我国自主建造的世界上压力最大的8万吨多向模锻压机锻造大型工件时,对工件的压力为8×108N ,与工件的接触面积为4m 2,则工件承受的压强相当于( )。
A .2km 高水柱产生的压强;B .4km 高水柱产生的压强;C .8km 高水柱产生的压强;D .20km 高水柱产生的压强【答案】D 。
【解析】(1)对工件的压力为8×108N ,与工件的接触面积为4m 2,则工件承受的压强: Pa mN S F p 82811024108⨯=⨯==; (2)若水产生的压强p 2=p 1=2×108Pa ,由gh p ρ=得:km kgN m kg Pa g p h 43382102/10/101102⨯=⨯⨯⨯==水ρ; 故A 、B 、C 错误。
故选D 。
2.如图所示,一个装水的密封杯子放在水平桌面上(图甲),若将杯子倒过来(图乙),则()。
A.水对杯底的压强变小;B.杯子对桌面的压强变大;C.水对杯底的压强不变;D.杯子对桌面的压强不变3.如图所示,甲、乙两个小球分别放在两个装有不同液体的容器中处于静止状态,此时容器内液体深度不同,但液体对容器底部的压强相同,则()。
A .甲密度大于乙密度;B .甲密度等于乙密度;C .甲密度小于乙密度;D .密度的关系无法判断【答案】C 。
【解析】液体压强与液体的深度、密度有关,计算公式是:gh p ρ=,利用此关系即可解答。
液体的深度不同,密度不同,但液体底部的压强相同;由液体压强公式可知,甲球所在的液体密度小于乙球所在的液体密度。
但甲球浮在液面上,说明甲球密度小于其液体密度;乙球沉入其液体中,说明乙球密度大于其液体密度;故甲球密度小于乙球密度。
正确答案是C 。
4.如图所示,A 、B 、C 三个容器中分别装有盐水、清水和酒精,三个容器中液面相平,容器底部受到液体的压强分别为p A 、p B 、p C ,则()。
A.p A>p B>p C;B.p A<p B<p C;C.p A=p B=p C;D.无法确定。
【答案】A。
【解析】由图可知,三容器内液体的深度相同,知道三液体的密度大小关系,根据液体压强公式判断容器底部受到的压强的大小关系。
由图知,三容器内液体深度:h A=h B=h C,根据p=ρgh,ρ盐水>ρ清水>ρ酒精,所以p A>p B>p C。
故选A。
5.如图所示的实例中,不属于连通器应用的是()。
A.茶壶 B.锅炉水位计C.船闸 D.潜水艇【答案】D。
【解析】A、茶壶的壶嘴和壶身下部是相通的,构成了连通器,故A正确;B、水位计与炉身下端相通,是连通器的应用,故B正确;C、船闸的上游与闸室下面通过阀门相通,当下游阀门关闭,上游阀门打开,上游与闸室内的水位逐渐相平,打开上游闸门,船就可以进入闸室;同理,船再进入下游,就通过了船闸.所以船通过船闸使用了两次连通器.故C正确;D、潜水艇利用的浮力,是通过改变自身重力实现上浮和下沉的,故D错误。
故选D。
6.如图所示,水平桌面上放有四个玻璃杯,A玻璃杯中装有水,B玻璃杯中装有酱油,C、D玻璃杯中装有酒精,四个玻璃杯中的液面相平(四个玻璃杯的杯底厚度相同),已知ρρρ>>水酱油酒精,则液体对玻璃杯杯底的压强最大的是()。
A .B .C .D .【答案】B 。
【解析】由题知,三玻璃杯中所装液体的深度h 相同,∵ρ酱油>ρ水>ρ酒精∴由液体压强公式p =ρgh 得,p 酱油>p 水>p 酒精即液体对玻璃杯杯底的压强最大的是装酱油的B 玻璃杯。
故选B 。
7.如图所示,在水平桌面上放有甲、乙、丙、丁四个底面积均为0.01 m 2的薄壁空杯,其中甲图为柱形空杯,四个空杯子对桌面的压强均为100 Pa 。
当在其中一个空杯中装入0.9 kg 的水后,水对杯底产生的压强为800 Pa ,则这个杯子的形状可能是图中的()。
(取g =10 N/kg ) A . B . C . D .【答案】B 。
【解析】根据杯底的面积S =0.01 m 2,水对杯底产生的压强为p =900 Pa ,水对杯底的压力F=pS =900 Pa ×0.01 m 2=9 N ,水的重力G=mg =0.9 kg ×10 N/kg=9 N ;从液体深度方面分析,由图可知,甲杯粗细均匀,水对杯底的压力等于水的重力,乙杯中水的深度较小,根据p=ρgh 可知,水对杯底的压力小于水的重力,丙和丁中水的深度较大,根据p =ρgh 可知,水对杯底的压力大于水的重力。
故选B 。
8.两个足够高、底面积不同的圆柱形容器中分别盛有质量相等的甲、乙两种不同液体,如图所示(S 甲>S 乙)。
若两容器中注入的甲、乙两种液体高度相等,则以下关于液体的密度ρ甲、ρ乙及此时液体对容器底部压强p 甲、p 乙的判断正确的是()。
A.ρ甲>ρ乙,p甲>p乙 B.ρ甲>ρ乙,p甲<p乙C.ρ甲<ρ乙,p甲>p乙 D.ρ甲<ρ乙,p甲<p乙【答案】D。
【解析】由图知道,容器的底面积满足S乙<S甲,所以,当两容器中分别注入相等高度的甲、乙两种液体后,即h甲=h乙,因为甲的质量等于乙的质量,所以,由ρ=m/V知道,m=ρV=ρ甲Sh甲=ρ乙S乙h乙,由h甲=h乙,S乙<S甲知道,ρ甲S甲=ρ乙S乙,ρ甲<ρ乙;故A、B错误;因为甲的质量等于乙的质量,所以圆柱形容器中液体对容器底部的压力是F甲=F乙,由容器底面积S乙<S甲及p=F/S知道,p甲<p乙,故C错误、D正确,故选D。
9.如图所示,两端开口的U形玻璃管竖直放置,底部带有一个阀门K,右管横截面积是左管的两倍,当阀门K关闭时,左、右管中水面的高度分别为h和2h,现将阀门K打开,液面稳定时,左管水面上升的距离是()。
A.12h B.13h C.23h D.h【答案】C。
【解析】当打开开关K时,左右容器构成一个连通器;由于连通器内水面静止时,水面相平,因此右边水面将下降,左面水面将升高,由于水的总体积不变,设左管横截面积为S,则右管横截面积为2S,竖管中水的总体积V=Sh+2S·2h=5Sh,因为右管横截面积是左管的两倍,则液面相平时,右管中水的体积是左管中水的体积的2倍,即左管水的体积为V 左=13×5Sh =35Sh ,右管水的体积为V 右=23×5Sh =103Sh , 左管水的体积的增大量为53Sh –Sh =23Sh ,即左管水面上升的距离是23h ;故选C 。