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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【新课导思】“蛟龙号”载人潜水器在西太平洋的马里亚纳海沟海试成功到达7020米海底,创造了作业类载人潜水器新的世界纪录。载人潜水器的下潜深度越大对潜水器的技术要求越高,这是为什么呢?【目标导学】1.知道液体压强的特点。2.知道液体压强的产生原因。3.知道液体压强公式。4.会利用液体压强公式进行简单的计算。【自主预习】1.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_____。(3)同种液体产生的压强随_________的增加而增大。(4)同一深度,_________越大,液体压强越大。各个方向相等液体深度液体密度2.液体压强计算公式:_______。p=ρgh知识点一科学探究:液体压强1.认识U形管压强计:(1)如图,用手按压U形管压强计的橡皮膜,在橡皮膜上产生压强,两管水面出现__________,压强越大,两管水面出现__________越大。(2)把金属盒放入水中,两管水面出现高度差,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。参考答案:(1)高度差高度差(2)压强大高度差2.探究实验:(1)猜想:液体内部压强大小可能与________因素有关呢?参考答案:深度、方向、液体密度(2)设计实验与制订计划:①探究液体压强与液体深度的关系:选用________液体,改变________,观察并测出U形管中两端液面的高度差。参考答案:相同深度②探究液体压强与方向的关系:控制液体的________相同,改变橡皮膜的________,观察并测出U形管中两端液面的高度差。参考答案:深度方向③探究液体压强与液体密度的关系:控制液体的________相同,改变________,观察并测出U形管中两端液面的高度差。参考答案:深度液体密度(3)进行实验与收集证据:根据以上思路,按照下面表格设计的实验顺序进行实验,并把测得的实验数据填入表格内。序号液体深度/cm橡皮膜方向压强计两管高度差/mm1水3向上26向上39向上49向侧面59向下6酒精9向下(4)分析与论证:①比较第1、2、3次的实验数据,可以得到的结论是_______________________________________。提示:由表中数据可知,金属盒的深度不同,液体的密度相同,深度越大压强计两管中高度差越大,由此得出液体的压强与深度有关,同种液体产生的压强随液体深度的增加而增大。参考答案:同种液体产生的压强随液体深度的增加而增大②比较第3、4、5次的实验数据,可以得到的结论是___________________________________。提示:由表中数据可知,金属盒的深度相同,液体的密度相同,橡皮膜的方向不同,压强计两管中高度差相同,由此得出同种液体,在同一深度液体向各个方向的压强大小相等。参考答案:同种液体,在同一深度液体向各个方向的压强大小相等③比较第5、6次的实验数据,可以得到的结论是______________________________________。提示:由表中数据可知,金属盒的深度相同,液体的密度不同,压强计两管中高度差不同,由此得出液体的压强与液体密度有关,同一深度,液体密度越大,液体压强越大。参考答案:同一深度,液体密度越大,液体压强越大(5)交流讨论:①使用前,U形管压强计两边管内液面不相平应如何调节?提示:如果使用前压强计两边管内液面高度不同,说明U形管左端液面上方的气体压强与大气压不相等;只要取下软管,让U形管左端液面和大气相通,这样U形管两端的液面就会相平。参考答案:取下软管,让U形管左端液面和大气相通。②使用时,U形管压强计两边管内液面不变化,如何进行调节?提示:若压强计的气密性不好,橡皮膜或与橡皮膜连接的软管出现漏气,软管中的气体和大气相通,等于大气压强,橡皮膜受到压强时,软管内的气体压强不会发生变化,U形管中的液面就不会出现高度差。参考答案:更换橡皮膜或重新连接和橡皮膜连接的软管。③液体压强与容器的形状有关系吗?如何设计实验来探究?提示:控制液体密度和液体深度不变,改变容器的形状,观察U形管两侧的液面高度差。参考答案:取盛有水的长方体容器和正方体容器各一个,放在同一水平面上且水面深度相同,把U形管压强计分别放在这两个容器水中的同一深度,比较U形管两侧的液面高度差。如果高度差不变,说明液体压强与容器形状无关,如果高度差改变,说明液体压强与容器形状有关。【示范题1】(2017·大连中考)小明在探究“液体压强的大小与液体深度和液体密度的关系”实验中,所用的器材有:U形管压强计、烧杯、刻度尺,足量的酒精、水和盐水,已知ρ酒精ρ水ρ盐水。(1)如图1是U形管压强计。实验前,为了检查探头与U形管之间是否漏气,小明用手轻压探头的橡皮膜,同时观察U形管两侧液面________。(2)在探究“液体压强的大小与液体深度的关系”时,记录的部分实验信息如表:实验次数液体密度液体深度h/cmU形管两侧液面的高度差Δh/cm液体压强的大小1相同32.7a265.8b398.9c①请将表格中a、b、c三处空缺的信息补充完整:a、________;b、________;c、________。②根据表中信息可得出的探究结论是_____________。(3)在探究“液体压强的大小与液体密度的关系”时,三次实验现象如图2所示。三个烧杯中的液面相平,U形管两侧液面的高度差相同,探头在液体中的深度不同。小明根据三次实验现象,并结合(2)中②的结论,得出了该探究结论。请你简要说明他分析实验信息得出该探究结论的过程_________________________________________________________________。【精讲精析】本题考查探究液体压强的特点实验。(1)实验前先检查U形管压强计左右两液柱是否等高,然后用手轻轻按压橡皮膜,同时观察U形管两侧液面是否出现高度差。(2)根据液体压强的计算公式p=ρ液gh,因为hahbhc,所以papbpc,根据表中信息可得出的探究结论是液体密度相同时,深度越大压强越大。(3)探头在酒精、水、盐水三种液体中受到的压强相同,由图知,h酒精h水h盐水,如果控制h水不变,减小h酒精和增大h盐水,使h酒精=h水=h盐水,根据(2)中②的结论“液体密度一定,液体深度越大,液体压强越大”可知,此时探头在酒精、水、盐水三种液体中受到的压强,p盐水p水p酒精,故可以推出当深度相同时密度越大压强越大。答案:(1)是否出现高度差(2)①小中大②液体密度一定,液体深度越大,液体压强越大(3)在密度不同的液体中,压强相同时,密度越大,液体深度越小,由此可推出:深度相同时,密度越大,压强越大【备选例题】(2016·遂宁中考)小聪学习了固体压强后,爱动脑筋的他想探究液体内部是否有压强,液体内部压强究竟有哪些特点,小聪进行了大胆猜想:猜想1:液体内部可能有压强猜想2:液体内部的压强大小可能与方向有关猜想3:液体内部的压强大小可能与液体深度有关猜想4:液体内部的压强大小可能与液体的密度有关……为了验证以上猜想是否正确,小聪在老师的帮助下找来了一些实验器材,设计并完成了实验探究。请你完成下列问题:(1)实验前,要通过调试,使压强计U形管两边的液面________,小聪在调试时发现,用手指不论是轻压还是重压探头的橡皮膜时,U形管两边液面几乎没有变化,如图所示,说明该压强计________(选填“漏气”或“不漏气”)。(2)为了验证猜想1,小聪把探头放入水中,再观察压强计U形管两边液面是否有______来判断探头处是否受到水的压强。(3)在验证其余猜想的过程中,小聪收集到如下表中的数据,根据表中的数据:序号液体深度h(mm)压强计橡皮膜方向液面高度差(mm)1水20.0朝上18.52朝下18.53朝左18.54朝右18.5540.0朝上36.8660.0朝上54.67酒精60.0朝上48.5①比较序号1、2、3、4的数据,可得出的结论是__________________________________________________。②为了验证猜想3,小聪完成的实验操作应该是表中序号为________的实验。③比较序号6、7两组数据,可得出液体的压强与液体______有关。(4)小聪在实验中主要用到的研究方法有转换法和______法。【精讲精析】本题考查探究液体压强的特点。(1)实验前要正确安装压强计,调节好的压强计放在空气中时,橡皮膜不受液体的压强,因此U形管两边的液面应该相平;若压强计的气密性很差,用手指不论轻压还是重压橡皮膜时,就会有漏气现象,因此U形管两边液柱的高度差变化小。(2)把压强计的金属盒浸入液体中,U形管两边出现高度差,说明液体内部有压强,因此小聪通过观察压强计U形管两边液面是否有高度差来判断探头处是否受到水的压强。(3)①同种液体、深度相同,不同的是方向,液面差相等即压强相等,说明在同一深度,液体向各个方向的压强相等。②根据猜想3:液体内部的压强大小可能与液体深度有关,可知控制液体种类相同,深度不同,即小聪完成的实验操作应该是表中序号为1(或2、3)5、6的实验。③比较序号6、7两组数据可知,液体种类不同,深度相同,液体的压强不同,由此可得:液体的压强与液体种类有关。(4)由实验过程可知,小聪在实验中主要用到的研究方法有转换法和控制变量法。答案:(1)相平漏气(2)高度差(3)①在同一深度,液体向各个方向的压强相等②1(或2、3)、5、6③种类(4)控制变量【微点拨】(1)记住“3个关键点”:①实验方法:控制变量法、转换法(U形管两管内液面高度差反映液体压强大小)。②操作要点:实验前检查压强计的气密性,观察两管液柱是否等高,如果两管液柱不等高,则拔下金属盒重装。③影响因素:液体的深度和密度。(2)答题技巧:①由数据分析得出结论时,必须是“……一定(相同)时,……越……,压强越……”,缺少条件不给分。②由结论找数据时,探究因素是数据中唯一变化的量,其他量控制不变,依此找到相关数据。例如,液体的压强随深度增加,探究因素是深度,故只有深度变化,其他量控制不变。③液体的压强与液体的密度有关,只说“与密度有关”,漏“液体”,不得分。④深度≠高度:深度指从液面到液体中某处的竖直距离,即深度是由上往下量的;高度是指从物体底部竖直向上量得的距离,即高度是由下往上量的。知识点二液体压强的计算1.结合图形分析液体在深度h处产生的压强公式的推导:(1)底面积为S的平面受到的压力F=______________。(2)底面积为S的平面受到的压强为p=_____________。(3)由此推出液体产生的压强公式_______________。提示:底面积为S的平面受到的压力与它正上方水的重力大小相等,F=G=ρgV=ρgSh。参考答案:(1)ρgSh(2)ρgh(3)p=ρgh2.公式的使用:(1)适用范围:只适用于静止的液体。(2)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)(3)公式中各物理量的单位:ρ-kg/m3,h-m,p-Pa。3.p=和p=ρgh的区别:(1)p=:适用于计算固体、液体、气体产生的压强。(2)p=ρgh:只适用于静止的液体。4.液体对容器面的压力:p=ρgh→F=pS。FSFS【示范题2】(2017·云南中考改编)目前,世界上能够制造潜水深度6000米潜水器的国家仅有中国、美国、日本、法国和俄罗斯,我国研制的“蛟龙号”潜水器曾经载人深潜7062米,创造了世界同类作业型潜水器最大下潜深度记录,取ρ海水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,求:(1)在7000m的深度,潜水器受到的海水压强为多少?(2)若“蛟龙号”上有一个50cm2的观察窗,在7000m深度时观察窗受到的海水压力为多大?【解题关键】(1)液体压强公式:p=ρgh。