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第二节 科学探究:液体的压强潜水员潜至不同 深度为什么要穿 不同的潜水服?水坝做成上窄下宽是为了增大受力面积,减小对地面 的压强。水坝做成上窄下宽是为了节省材料。水坝做成上窄下宽比较牢固。水中越深的地方压强越大,所以水坝要做成上窄下宽水中不同深度的地方,水的压强不一样,所以潜水 员穿的抗压服不同。这些问题都与液体的压强有关某物体对另一物体表面有压力,就存在压强; 而装有水的容器底面,同样受到水的压力作 用,因此水对容器底面也存在压强,那么, 水的压强可能与哪些因素有关?猜想一:可能与水的密度有关猜想二:可能与水的深度有关猜想三:可能与盛水的容器形状有关为了验证同学们的猜想是否正确, 下面我们先进行分析与论证。设想水中有一高度为h,截面积 为S的水柱。计算这段水柱产生 的压强,就能得到水深度为h处 的压强。水柱的体积为V=Sh,水的密度为由此公式可知,水的压强与水的深度、水的密度有关 (若是其他液体,其密度则不同)水柱的质量为m=V 那么水柱对其底面积的压力为F=mg=Vg=Shg。 水柱对其底面积的压强为P=F/S=Shg/S=gh。A深度:是指液体内部某一点到液 面在竖直方向的距离以上用分析论证的方法探究出液体 的压强和密度与深度有关,那么这 结论与事实相符吗?怎么办?说说你对U形管压强计的理解U形管压强计是专门用来测量液体压强的仪器将U形管压强计的金属盒放入水中一定深度,根据U 形管中两边水面的高度差,可知液体压强的大小。换用盐水来做实验,看与水在相同 深度时液体的压强有和特点。深度像皮膜方 向水(盐盐水) 压压强计计(cm)左液面右液面液面高度 差 (mm)(mm)(mm) 3向右 3向左 3向前6向右 9向右实验结论: 1、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。 2、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。探究点拨科学探究的方法是多种多样的 ,我们可以通过分析实验数据 去验证实验假设,也可以通过 理论推导得出结论。3、液体对容器的底部和侧壁都有压。现在你们可以 解释引入课题 的两个问题。修建水坝时,水坝的下 部总要比上部修建得宽 些,以便承受水压。水的压强是随水的深度的增加而增大的, 所以深海潜水必须穿上特制的潜水服,以 抵消深水区压强的影响。装满水的水 桶上加一根 细管,几杯 水就把细管 灌满了,使 得水桶水的 深度增加, 压强增大把 水桶压裂了 。例1、如图,比较A、B两点的压强。ABh1h2液体内部的压强大小由液体的密度和深度决定, 同一个容器中的液体相同,不用考虑液体的密度 ,只比较两点在液体中的深度就可以了。深度是 从液面到研究点的距离;A点的深度为从液面到 A点的垂直距离h1,同理B点深度为h2,所以B点 压强大。既PAPB例2、一潜水员在水下50m处游动,他距河底20m,他 受到水对他的压强是多大?已知:h=50m,水=1.0103kg/m3,g=9.8N/kg求:P=?解:P=gh=1.0103kg/m39.8N/kg50m=4.9104Pa答:他受到水对他的压强是4.9104Pa液体压强的特点是什么?写出液体压强的计算公式,说明公式的意义。U型管底部薄片受左右水的压强,如果薄片能左右移 动,将怎样移动?液体压强的应用以上装置有何相同和不同之处?锅炉水位计:水位计和锅炉内胆构成连通器,水位计 中的水面总要保持与锅炉里的水面相平,这样就可以 随时了解锅炉中水位保障锅炉运行的安全。四川自贡盐场通过自流井获取卤水,只要地下水的液 面高于自流井,那么卤水便能从自流井流出。茶壶倒水时,壶身倾斜,水就从壶嘴中流出来。 乳牛自动喂水器:当饮水槽中水位降低时,蓄水槽中 水流向饮水槽进行补充,而蓄水槽中水位降低时,球 下落进是阀门打开,水流到蓄水槽。实验装置、茶壶、水位计、喂水器 形状、尺寸、用途虽然不同,但在 结构上具有共同点,它们的共同点 是什么?两个容器上端开口,下部相连通。上端开口,下部连通的容器叫做 连通器。连通器有一个特点,是什么?连通器内的液体静止时,液面总是相平的。连通器原理特点在生产和生活中应用非常广泛,下面 我们就用连通器的特点分析、解释与连通器有关的问 题和现象: 茶壶:壶身和壶嘴构成连通器,放自爱桌面上时,壶 嘴和壶身上的水位相平,倒水时,壶身倾斜,由于连 通器中的水面总要保持相平,水就从壶嘴中流出来。 制作茶壶时,为什么壶嘴不能低于壶身? 壶嘴低于壶身,茶壶水装满时就会溢出来。 锅炉水位计:水位计和锅炉内胆构成连通器,水位计 中的水面总要保持与锅炉里的水面相平,这样就可以 随时了解锅炉中水位保障锅炉运行安全。 乳牛自动喂水器:饮水槽和蓄水槽构成连通器,由于 连通器中各容器的液面总要保持相平,所以蓄水槽能 不断向饮水槽中补充水。液体压强的传递 1、密闭的液体,其传递压强有一个重要的特点,即 加在密闭液体上的压强,能够大小不变地被液体向 各个方向传递,这个规律被称为帕斯卡原理。2、帕斯卡原理是许多液压系统和液压机工作的基 础。3、因为P1=P2即:F1/S1=F2/S2 ,可得F1/F2=S1/S2例、如图,活塞A的面积为100,活塞B的面积为,在 活塞A上加100N的压力能举起多重的物体?BABA已知:SA=0.01m2 SB=0.2m2 FA=100N 求:G=? 解:在活塞A上产生的压强PA=FA/SA=100N/0.01m2=10000Pa根据帕斯卡原理:PA=PB=10000Pa由,得在活塞上产生的压力: 10000Pa0.2m2=2000N举起重物重力G=FB=2000N答:活塞B能够举起重2000N的重物。1、关于液体压强,下列说法中正确的是( ) A、液体的压强是由于液体受重力而产生的,因此液体 内部的压强方向总是向下的 B、在液体的同一深度,液体向下的压强比向上的压强 大一些 C、在液体的同一深度,不同液体的压强一般不同 D、凡是和液体接触的物体或物体表面都受到液体的压 强 2、如图,甲乙两个容器中盛有同种液体,则哪一个容 器底部受到的液体压强大( )A、甲 B、乙 C 、一样大 D、无法判断CB练习3、如图,两管中盛有同种液体,这两个试管底部受到 的压强相比较 ( )A、甲大 B、乙大 C、一样大 D、无法比较h甲乙 4、上题中若甲乙两管中盛有质量相同的液体,则液体 对管底部的压强相比较 ( )A、甲大 B、乙大 C、一样大 D、无法比较CA5、一封闭容器装有水,静止放在水平桌面上,如图, 对桌面产生的压力和压强分别为F1、P1,当把容器倒 放在桌面上,静止时对桌面的压力和压强分别是F2、P2 ,则 ( )A、F1=F2,P1P2B、F1=F2,P1F2,P1=P2D、F1F2,P1=P2B6、下列应用不属于连通器的是 ( ) A、锅炉水位计 B、茶壶 C、喷雾器 D、喷泉7、一台液压机,小活塞面积为20cm2,大活塞面积为 1m2,要在大活塞上产生2104N的压力,需要在小活 塞上施加 N的力。 8、同学们注意观察过家庭厨房的水池吗?水池下面的 排水管道做什么形状的?它做成这样形状可以起到堵 臭作用,知识什么原因?请试着用学过的知识解释。C40答:排水管道做成弯曲的,形成一个连通器,当水 不流动时管中的水面保持相平,将池子与排水管隔 开起到堵臭的作用。9、为使某高层建筑内距地面高度80m的水龙头有水 ,安装在地面上向此高层建筑供水的高压水泵产生的 压强至少要Pa。10、如图所示,将底面积为100cm2,重为5N的容器放 在水平桌面上,容器内装有重为45N,深40cm的水, 求(1)距容器底10cm的A点处水的压强; (2)容器对水平桌面的压强(g取10N/kg)。40cm10cmA8105Pa3103Pa5103Pa作业:P145页1、2、3
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