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第二节科学探究:液体的压强第一课时科学探究:液体的压强体验液体的压强活动1:用手分别触及装有水的塑料袋的侧面、底部和上部,你的手有什么感觉?活动2:用针在装有水的塑料瓶侧壁一上一下扎两个小孔,观察水流的射程。有什么发现?提示:(1)手感觉到有压力。(2)发现从下面小孔流出的水射程远。1.液体的压强与哪些因素有关?2.怎样探究液体的压强?3.液体压强有哪些特点?4.液体压强的公式。探究1探究液体的压强与哪些因素有关结合“体验”,思考以下问题:1.由活动1,结合小实验:如图甲,用橡皮膜封住柱形容器的底部开口,在里面注满水观察橡皮膜的变化。如图乙用相同的橡皮膜封住柱形容器侧面的开孔,在里面注满水,静止后观察橡皮膜的变化。分析现象得出结论:______________________。提示:由观察到的现象回答。甲中橡皮膜向下凸起,是因为水受重力对支持它的橡皮膜产生了压强;同理乙侧面的橡皮膜向外凸起,这是因为水具有流动性,所以对阻碍它流散开的侧壁有压强。综合这两个实验得出:液体对底部和侧壁有压强。参考答案:液体对底部和侧壁有压强2.猜想与假设:由活动2和生活经验知,液体压强与有关。提示:由生活经验进行有根据的猜想。参考答案:液体的深度3.设计实验与制订计划:(1)测量仪器:①如图用手按压U形管压强计的橡皮膜,在橡皮膜上产生,两管水面出现高度差,压强越大两管水面出现高度差,把金属盒放在水中,两管水面出现,说明液体内部有。高度差越大说明液体内部压强越,根据U形管压强计的两管水面的来比较液体内部的压强。②用测量金属盒所在的深度。参考答案:①压强越大高度差压强大高度差②刻度尺(2)实验方法:法。参考答案:控制变量4.进行实验与收集证据:(1)探究压强与容器底面积的关系。①控制水的深度,容器的_______________不同,观察U形管压强计两管水面的。如图;②分析现象,可以得到的结论是。提示:由现象可知金属盒的深度相同,容器的底面积不同,两管高度差相同,液体压强相同,液体的压强与容器底面积无关。参考答案:①相同底面积高度差②液体的压强与容器底面积无关(2)探究压强与容器形状的关系。①控制水的深度,容器的________________不同,观察U形管压强计两管水面的_________________。如图;②分析现象,可以得到的结论是_________________。提示:由现象可知金属盒的深度相同,容器的形状不同,两管高度差相同,液体压强相同,所以液体的压强与容器形状无关。参考答案:①相同形状高度差②液体的压强与容器形状无关(3)探究压强与液体密度的关系。①控制液体的深度,改变___________,U形管压强计两管水面的高度差h1h2。如图;②分析现象,可以得到的结论是___________________。提示:由现象可知金属盒的深度相同,液体的密度不同,液体中的压强计两管中水柱高度差大,由此得出液体的压强与液体密度有关,相同深度,液体的密度越大,压强越大。参考答案:①相同液体密度②液体的压强与液体的密度有关,相同深度,液体的密度越大,压强越大(4)探究液体中不同深度的压强。①选用液体,改变,U形管压强计两管水面的高度差h1h2。如图;②分析现象,可以得到的结论是_______________。提示:由现象可知金属盒的深度不同,液体的密度相同,深度较大的压强计两管中水柱高度差大,由此得出液体的压强与深度有关,相同的液体,深度越大,压强越大。参考答案:①相同深度②相同的液体深度越大,压强越大(5)探究液体压强与方向的关系。①控制水的相同,改变橡皮膜的,U形管压强计两管水面的高度差_______。如图;②分析现象,可以得到的结论是____________。提示:由现象可知金属盒的深度相同,液体的密度相同,橡皮膜的朝向不同,两管水柱高度差相同,由此得出液体内部同一深度向各个方向有压强且相等。参考答案:①深度方向相等②液体内部同一深度向各个方向有压强且相等5.综合分析:得出液体内部压强特点:_____________________________________________________________________。参考答案:①液体内部向各个方向都有压强;②同种液体,随液体深度增加而增大,在同一深度,液体向各个方向的压强大小相等;③不同的液体,产生的压强的大小与液体的密度有关,同一深度,液体密度越大,液体的压强越大6.交流评估:(1)怎样正确使用U形管压强计?参考答案:使用前观察U形管压强计两边水面是否相平,如果不相平,拔下橡皮管重新安装,使U形管两边水面相平;轻轻按压金属盒橡皮膜,检查橡皮管有没有打折或漏气。在实验过程中也要注意橡皮管不能打折或漏气。(2)液体内部的某一深度的压强(选填“等于”或“不等于”)U形管压强计两管的水面高度差产生的压强。提示:U形管压强计金属盒放进盛水的容器中,水对金属盒的薄膜有压强。使得压强计的U形管两侧液面产生高度差。说明液体内部存在压强。因橡皮膜有弹性,U形管压强计的高度差产生的压强不等于液体内部的压强。参考答案:不等于探究2液体压强的公式1.由实验可知同种液体的压强随深度的增加而增大,要想知道密度为ρ的液体,在深度为h处的压强p的准确值。如何计算液体产生的压强?结合图写出推导出的公式。提示:在液体中假想一个液柱：假设水中有一个底面积为S，高为h的圆柱形水柱，柱体底部有一薄片，如图所示参考答案：FGgVgShpghSSSS。FGgVgShpghpghSSSS＝2.为什么潜水员在不同深度使用不同的潜水服?参考答案:随着潜水员潜水深度的增加。潜水员受到水的压强越来越大。潜水员就需要穿上不同的潜水服来抵抗水的压强。1.探究液体压强的仪器——U形管压强计:由U形管两管水面的_______,可知液体压强的大小。_______越大,液体压强越大。高度差高度差2.液体压强:(1)液体压强产生的原因:受_____且具有_______。(2)液体压强的特点:①液体内部向_________都有压强;②同种液体,在同一深度,液体向各个方向的压强大小_____,随液体_____增加而增大;③不同的液体,产生的压强的大小与___________有关,同一深度,密度_____,液体的压强越大。(3)计算公式:_______。重力流动性各个方向相等深度液体的密度越大p=ρgh【拓展延伸】液体压强产生的原因压强是指单位面积上受到的压力,液体由于有重力。所以对容器底部产生压强,也就是在竖直方向上产生压强;又由于液体具有流动性,所以对容器侧壁也有压强,这就是对各个方向产生压强的原因。液体对容器的压力来自于液体重力,但是容器中液体的重力并不一定都对容器底部产生压力,也就是说,液体的压力在数值上并不一定等于液体的重力;如果容器形状是柱形的(如图中甲),液体对容器底部的压力等于液体的重力。如果容器上部开口大于底部面积(如图中乙),由于容器侧壁对液体有向上的支持力,液体对容器底部产生的压力小于重力;如果容器上部开口小于底部面积(如图中丙),由于容器侧壁对液体有向下的压力,液体对底部产生的压力则大于液体重力。考点1探究液体的压强与哪些因素有关【典例1】(2013·武汉中考)某同学利用如图所示的器材探究液体内部压强的特点。(1)他向图甲中的U形管内注入适量的红墨水,当管内的红墨水静止时,U形管左右两侧液面的高度__________。(2)如图乙所示,他将橡皮管的一端紧密地套在U形管左侧的端口后,多次改变探头在水中的深度,并比较每次的深度及相应的U形管左右两侧液面的高度差。这是为了探究__________。(3)他换用其他液体探究液体压强与液体密度的关系,当探头在下列液体中的深度相同时,U形管左右两侧液面的高度差最大的是。A.酒精(ρ酒精=0.8×103kg/m3)B.植物油(ρ植物油=0.9×103kg/m3)C.盐水(ρ盐水=1.1×103kg/m3)(4)若图乙中U形管左右两侧红墨水面的高度差h=10cm,则橡皮管内气体的压强与大气压之差约为Pa。(ρ红墨水≈1.0×103kg/m3)【思路导引】解题关键:(1)用控制变量法分析液体压强的特点。(2)U形管液面高度差实质是管内外大气压不同引起的。【精讲精析】本题考查影响液体压强因素的探究实验。(1)连通器是根据液体压强的特点制成的,U形管内装有液体时,根据液体压强公式p=ρgh可知:要保证两管内液体的压强相等,在液体密度相同的情况下,左右两边液柱的高度也要相等;(2)根据实验时采用的方法——控制变量法,多次改变探头在水中的深度,而保证液体的密度不变,是在探究压强与液体深度的关系;(3)相同深度时,液体的密度越大,产生的压强越大;(4)根据U形管内液体的高度差可以计算管内气压与管外大气压的差:p=ρ红墨水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa。答案:(1)相同(2)液体内部压强与液体深度的关系(3)C(4)1000【方法归纳】用控制变量法分析实验数据(1)由数据得结论:首先找出数据中相同的量,然后再找不相同的量,找出结果与不同量之间的关系,写结论时,相同的物理量作为结论的条件,不相同的物理量即为探究的因素。其形式为:××××一定时,××××。(2)由结论找相关的数据:结论中的条件是数据中相同的物理量,结论中的影响因素是数据中不相同的物理量。考点2液体压强公式的应用【典例2】(2013·安顺中考)如图,一桶壁上有一缺口。已知桶壁上最长的木板长为0.5m,缺口处的木板长为0.2m,桶底内部底面积为4×10-2m2,当桶装足够多的水时,桶底受到水的压强约为Pa,桶底受到水的压力约为N(g取10N/kg)。【思路导引】解题关键点:(1)利用p=ρgh求压强。(2)利用F=pS求压力。【精讲精析】水桶能装的水的最高高度取决于短板的长度,最高高度与短板高度相等,故桶装足够多的水时,桶底受到水的压强p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa;由p=知,桶底受到水的压力:F=pS=2×103Pa×4×10-2m2=80N。答案:2×10380FS【方法归纳】压强公式的应用(1)p=ρgh中h指液体内部某点到自由液面的竖直距离,不是到容器底的距离(如图)。(2)应用:①求液体对容器底的压强和压力②求容器对支持面的压力和压强1.(2013·泉州中考)如图所示,容器装有水,其底部a、b、c三处受到水的压强分别为pa、pb、pc,则以下判断正确的是()A.papbpcB.papbpcC.pa=pb=pcD.papb=pc【解析】选C。本题考查的是液体的压强知识。a、b、c三点在水中的深度相等,故受到的水的压强相等,故pa=pb=pc。2.一个空药瓶,瓶口扎上橡皮膜,竖直地浸入水中,一次瓶口朝上,另一次瓶口朝下,两次药瓶在水里的位置相同,如图所示,那么()A.瓶口朝上时,橡皮膜内凹;瓶口朝下时,橡皮膜外凸B.瓶口朝上时,橡皮膜外凸;瓶口朝下时,橡皮膜内凹C.每次橡皮膜都向内凹;瓶口朝上比瓶口朝下橡皮膜凹陷得多D.每次橡皮膜都向内凹;瓶口朝下比瓶口朝上橡皮膜凹陷得多【解析】选D。本题考查液体压强与深度的关系。液体内部向各个方向都有压强,液体压强随深度的增加而增大。扎上橡皮膜的空药瓶,当瓶口朝上时,橡皮膜所受液体压力向下,所以橡皮膜向内凹陷,当瓶口朝下时,橡皮膜所受液体压力向上,使橡皮膜向内凹陷,此时由于瓶口位置所处的深度较深,所以凹陷得多一些。故选D。3.小明在学习液体压强时,用压强计做了如图所示的实验,获得的数据如下表。据表中信息判断小明研究的问题是()A.液体向各个方向压强的大小关系B.液体压强与液体深度的关系C.液体压强与液体密度的关系D.液体压强与气压的关系序号液体深度/cm橡皮膜方向压强计液面高度差/cm1水3朝上2.826朝上5.639朝上8.4【解析】选B。本题考查液体压强的实验探究。依据控制变量法对实验结论进行推理和归纳时,要明确实验中哪些量是相同的,哪些量是不同的。橡