人教版2023年八年级物理下册同步精品讲义课时9.2 液体的压强【学生版+教师版】

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课时9.2 液体的压强（解析版）【学习目标】1.认识液体压强的特点；2.知道影响液体压强大小的因素；3.会计算液体的压强；4.了解连通器及其工作原理。【知识导图】【基础知识】知识点一、液体压强的特点1.液体内部有压强如图所示，在一个两端开口的玻璃管底端扎好橡皮膜，或在侧壁有开口的玻璃圆筒上扎好橡皮膜，分别逐渐加水并观察现象。【探究归纳】（1）液体由于受到重力作用，因此对支撑它的容器底部有压强；（2）液体由于具有流动性，因此对阻碍它流动的容器侧壁有压强；（3）液体由于流动而在内部互相挤压，因此液体内部向各个方向都有压强。这些力的共同特征是力的方向跟受力物体的表面垂直，并指向受力物体。2.U型管压强计（1）作用：测量液体内部压强。（2）构造：主要由U型管、橡皮管、探头（由空金属盒蒙上橡皮膜制成）三部分组成（如图所示）。（3）工作原理：当将压强计的探头放入液体内部时，探头上的橡皮膜受到液体压强的作用会发生形变，使U性管两侧液面产生高度差。两侧液面的高度差越大，表明探头处橡皮膜受到的压强越大。3.实验探究：液体内部压强的大小可能与哪些因素有关【探究归纳】液体内部压强的特点：（1）液体内部向各个方向都有压强，在同种液体的同一深度，向各个方向的压强都相等；（2）同种液体内部的压强随深度的增大而增大；（3）液体内部压强的大小还跟液体密度有关，在深度相同时，液体的密度越大，压强越大。【典例1】如图所示是用压强计“探究影响液体内部压强大小的因素”，除②图杯中装的浓盐水外，其余杯里装的都是水。（1）压强计是通过U形管中液面的________来反映被测压强大小的；（2）使用前应检查装置是否漏气，方法是用手轻轻按压几下橡皮膜，如果U形管中的液体能灵活升降，则说明装置________（选填“漏气”或“不漏气”）；（3）做②③两次实验，是为了探究液体内部压强大小跟液体的________是否有关，结论是________；（4）做④________三次实验，是为了探究液体内部压强大小跟液体深度的关系；（5）比较①③④三幅图，你还可以得出的结论是：在液体内部同一深度________。【答案】高度差；不漏气；密度；液体深度相同时，液体的密度越大，液体压强越大；⑤⑥；同种液体相同深度液体向各个方向的压强大小相等。【解析】（1）[1]压强计是通过U形管中液面的高度差来反映被测压强的大小。（2）[2]使用前应检查装置是否漏气，方法是用手轻轻按压几下橡皮膜，如果U形管中的液体能灵活升降，则说明左管被封闭的气体与外界不相通，装置不漏气。（3）[3][4]做②③两次实验，液体深度相同，液体密度越大，U形管左右两管液面差越大，液体压强越大。故结论是：液体深度相同时，液体的密度越大，液体压强越大。（4）[5]比较④⑤⑥得，液体密度相同，探头在液体中的深度不同，U形管左右两管液面高度差不同，故做④⑤⑥三次实验，是探究液体压强跟液体深度的关系。（5）[6]比较①③④可得，液体深度相同，密度相同，橡皮膜朝向不同，U形管左右两管液面相平，液体压强相同。故可得结论：相同深度，同种液体向各个方向的压强都相等。知识点二、液体压强的大小1.液体压强公式的推导计算液面下深度为h处液体的压强时，可以设想在液面下深度为h处有一个水平放置的“平面”，计算这个平面上方的液柱对这个平面的压强。设平面的面积为S，如图所示：（1）液柱的体积：V=Sh，（2）液柱的质量：m=ρV=ρSh；（3）液柱对水平面的压力：F=G=mg=ρShg；（4）水平面受到的液柱的压强：。因此，液面下深度为h处液体的压强为p=ρgh。由于液体内部同一深度向各方向的压强都相等，所以我们只要算出液体竖直向下的压强，也就知道了这一深度处液体向各个方向的压强。2.液体压强公式（1）公式：p=ρgh（2）公式中各字母表示的物理量和单位应用公式p=ρgh时，各个物理量的单位都应统一为国际单位制中的单位。ρ的单位用kg/m3，h的单位用m，计算出的压强p的单位才是Pa。3.液体压强公式的四点理解（1）由公式p=ρgh可知，在g值不变的情况下，液体压强只与密度和深度有关，与质量、体积无关。（2）液体深度是指液体中被研究的点到液体自由液面的数值距离。如图所示，A、B、C、D、E各点的深度分别为：30cm、40cm、50cm、40cm、20cm。（3）公式p=ρgh适用于静止、均一的液体，不适用于流动的液体。（4）均质、实心、竖直的柱状固体（如长方体、正方体、圆柱体、棱柱体等）对水平面的压强p=ρ固gh是求固体压强的已知特殊情况，而液体压强公式p=ρgh适用于计算任何静止、均一的液体产生的压强。【归纳总结】公式与p=ρgh的区别与联系【典例2】河水的深度越深、压强______，为了使拦河坝能承受更大的水压，把拦河坝设计成下宽上窄的形状。三峡水电站的水库大坝高185m，当水库水位为175m时，坝底受到的水的压强是______Pa。（g取10N/kg）【答案】越大；1.75×106。【解析】[1]液体压强随液体深度的增加而增大，因此河水的深度越大，压强越大。[2]当水库水位为175m时，坝底受到的水的压强：p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×175m=1.75×106Pa。4.液体对容器底的压力与液体自身重力的关系容器的形状是多种多样的，但可以归纳为如图所示三种基本类型。在求液体对容器底部的压力或压强时，我们可以根据需要，灵活运用相应公式进行计算。【典例3】如图所示，底面积相同的甲、乙两容器，装有质量不同的相同液体，它们的高度相同，则它们对容器底部的压强p甲______p乙，对容器底部的压力F甲______F乙（选填“>”、“=”或“ρ水，可知铝质铝块沉底，比较甲、乙两图可知，放入铝块后，水的深度可知，铝块没有浸没水中，则水深增加量所以，放入铝块后，水对容器底部的压强增加量。答：（1）铝块的体积是1×10-3m3；（2）图甲中容器对水平桌面的压强为800Pa；（3）放入铝块后，水对容器底部的甲、乙压强增加了300Pa。中考考题要求同学们能理解压强的概念，能对具体的物理情景进行分析推理，灵活应用压力、压强公式解决问题，这是物理核心素养的科学探究的体现。考点三：连通器【典例13】（2022·陕西省）位于陕西泾阳的郑国渠，是我国古代三大水利工程之一、如图是郑国渠跨路面两侧的截面示意图，两侧水渠和中间的涵洞可以看作是一个___________；当水不流动时，水对A点的压强___________（选填“大于”、“等于”或“小于”）水对B点的压强。【答案】①连通器；②小于。【解析】[1] 跨路面两侧的水渠是上上端开口、下端连通的，当液体不流动时，液面总保持相平，因此两侧水渠和中间的涵洞可看作一个连通器；[2]由图可知，A点到液面的深度要小于B点到液面的深度，即hAG乙液由G=mg可知m甲液>m乙液由于甲乙两种液体的体积相等，由可知甲>乙由于A点到容器底部的深度等于B点到容器底部的深度，则两点以下部分液体的压强大小关系为pA下>pB下若两容器底部受到的液体压强相等，则两点处受到液体的大小关系为故ABC错误，故D正确。故选D。10.（2022·无锡）如图所示，A、B、C是三个圆柱形容器，分别装有水或酒精（ρ水>ρ酒精）B和C两容器的底面积相同，且其中的液体深度也相同，三个容器中，底部所受液体压强最大的是（　　）。A. A容器 B. B容器 C. C容器 D. 无法比较【答案】B。【解析】根据液体压强公式可知，在液体密度相同时，深度越深，液体压强越大；在深度相同时，液体密度越大，液体压强越大。A容器与B容器装有的液体都是水，由图可知在B容器中水的深度比A容器中水的深度要大，则A容器中底部所受液体压强pA小于B容器中底部所受液体压强pB，即；B容器与C容器中液体深度相同，由题意ρ水>ρ酒精可知，B容器中所装水的密度大于C容器中所装酒精的密度，则B容器中底部所受液体压强pB大于C容器中底部所受液体压强pC，即；综上可知，三个容器中，底部所受液体压强最大的是B容器。故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。11.（2022·江苏扬州）生病输液时，针头很尖是通过减小受力面积来___________压强；若出现“回血”现象（血液进入输液软管中），需将药液袋举高，这是因为___________。【答案】①增大；②液体内部压强随着深度的增加而增大。【解析】[1]针头很尖是在压力一定时，通过减小受力面积来增大压强。[2] 产生“回血”的原因是因为针头处血液的压强大于药液的压强。根据液体内部压强随着深度的增加而增大，要使血液不回流，必须将吊瓶适当地升高。12.（2022·青海）如图所示，洗脸池排水管设计了U型“反水弯”，起到隔绝下水道异味的作用。当水不流动时，“反水弯”两端的水面高度总是___________的，其利用了___________原理。【答案】①相平；②连通器。【解析】[1][2]洗脸池排水管设计的 U 型反水弯上部开口、下部连通，属于连通器；连通器中装入同种液体，液体静止时，液面相平，可以防止下水道异味窜入室内，利用了连通器的原理。13.（2022·四川凉山州）如图所示，两个底面积相同且质量相等的容器甲和乙放置在水平桌面上，向容器中分别注入两种不同的液体，已知距容器底部等高的A、B两点所受液体的压强相等，则两容器底部所受液体压强p甲______p乙，所受液体的压力F甲_________F乙（均选填“>”“=”或“；②>。【解析】[1]由题意可知，距容器底部等高的A、B两点所受液体的压强相等，即pA=pB，由图可知，A、B两点的深度不同，且hAρB设A、B两点到容器底部的距离为h，根据p=ρgh可得容器底部受到的液体压强为p甲=ρAg（hA+h）=pA+ρAghp乙=ρBg（hB+h）=pB+ρBgh因为pA=pB，ρA>ρB，所以可得p甲>p乙[2]因为p甲>p乙，且两容器底面积相等，所以根据压强的变形公式F=pS可得，F甲>F乙。三、培优练（挑战自我）14.（2022·广西）如图所示，水平桌面上甲、乙两容器底面积均为0.01m2，甲容器内盛有体积为3×10-3m3的水，乙容器内盛有深度为0.35m的酒精，则甲容器内水的质量为______kg；从甲、乙两容器内抽出______m相同高度的液体后，液体对两容器底部压强相等。【答案】①3；②0.1。【解析】[1]根据密度公式可知，容器内水的质量为[2]液体内部的压强与液体的密度和液体的深度有关，根据公式p=ρgh可知，当两种不同液体对两容器底部压强相等时，液体密度与液体深度成反比，即由题意可知甲容器中水的深度为乙容器中酒精的深度为所以要使酒精和水对容器底部的压强相等，则抽走的水的相同高度必须满足解得。15.（2022·福建）在探究影响液体压强因素的实验中，用几根一端封有相同橡皮薄膜的玻璃管进行实验，在5号管中装入盐水，其它管中装入水，如图。（1）玻璃管下方薄膜鼓起的程度可反映液体______的大小；（2）根据图甲中三支相同玻璃管薄膜鼓起的程度，猜想：液体的压强可能与液体的质量、重力、体积或______有关；（3）图乙中，4号管上段更粗，下段与2号管粗细相同，两管中水的总长度相同，发现两管薄膜鼓起的程度相同，可得：液体压强的大小与液体的质量、重力、体积都______；（4）图丙中，5号管和2号管的液柱长度相等，利用5号管和2号管可探究液体压强与液体的______是否有关；（5）为了探究液体长度对液体压强的影响，选用2号管和6号管进行实验，6号管水柱比2号管水柱长，实验时需控制两管水柱的______相等。【答案】①压强；②深度；③无关；④密度；⑤深度。【解析】（1）[1]液体产生的压强作用在玻璃管下方的橡皮膜上，使得橡皮膜向下鼓，橡皮膜向下鼓出的程度越大，说明液体产生的压强越大。因此实验中可以通过薄膜鼓起的程度来反映液体压强的大小，这种方法叫转换法。（2）[2]图甲中三支相同玻璃管薄膜鼓起的程度不同，第三只玻璃管底部的橡皮膜鼓出的程度最大，而第三支玻璃管中液柱最长，由于三支玻璃管中所装液体都是水，因此猜想：液体的压强大小可能与液体的质量、重力、体积或深度有关。（3）[3]图乙中，2号管和4号管所装液体的质量、重力、体积都不相同，而两管薄膜鼓起的程度相同，说明两管中液体产生的压强相等，因此可得：液体压强的大小与液体的质量、重力、体积都无关。（4）[4]图丙中，5号管和2号管的液柱长度相等，即液体的深度相同，5号管是盐水，2号管是水，两管中液体的密度不同，则利用5号管和2号管可探究液体压强与液体的密度之间的关系。（5）[5]为了探究液体长度对液体压强的影响，选用2号管和6号管进行实验，由于液体产生的压强与液体的密度和深度有关，因此在6号管水柱比2号管水柱长度更大的情况下，实验时需控制两管水柱的深度相等。16.（2022·安徽省）为探究液体压强与哪些因素有关，取一个空的透明塑料瓶，在瓶口扎上橡皮膜，将塑料瓶浸在液体中，橡皮膜向瓶内凹进得越多，表明液体的压强越大。（1）将塑料瓶竖直地浸入水中，第一次瓶口朝上（如图甲），第二次瓶口朝下（如图乙），两次塑料瓶在水里的位置相同。图乙中的橡皮膜凹进得更多，则可得到的实验结论是：同种液体中，______，液体的压强越大；（2）若用体积相同的酒精（ρ酒精