八下物理液体压强规律及题例分析

三峡大坝是世界上最大的水力发电工程，坝高185米，试验蓄水最高175米，为水力发电提供了巨大的压强.

三峡大坝

蛟龙号是用抗压能力很强的厚钢板制成，它可以承受着深度为7000多米深处海水的压力.

蛟龙号

潜泳爱好者不需要特别防护，在浅水中潜游自如.

潜泳者

工程师把拦河坝设计成下宽上窄的形状，来承受水对坝底的巨大压强，确保水库安全。

帕斯卡用了几杯水，就能把盛满水的木桶撑破.

，

生活中跟水的压强有关的例子很多，只要留意观察生活，会发现很多类似的例子.

【举手提问】

1.液体产生压强的原因是什么？

2.液体压强大小与哪些因素有关？

3.如何分析与液体压强有关的常见问题？

【新课学习】

一、液体产生压强的原因

在前面的学习中知道，固体受到重力作用，对支撑它的物体产生压力，压力作用在一定面积上产生的效果被称为压强。

计算公式：P=F/S=G/S=mg/S

跟固体一样，液体也受到重力作用，并且液体还具有流动性，所以液体对盛它的容器有压强。

【观察与实验一】

如下图，在两端开口的玻璃管下端，用橡皮膜密封并用细线扎紧，从玻璃管上端管口注入适量的水，发现玻璃管下端橡皮膜凸出.

实验说明:

液体对容器底有压强.

【观察与实验二】

如下图，在饮料瓶中注入红色液体，分别在饮料瓶侧壁不同的高度开一小孔，发现红色液体从饮料瓶侧壁小孔喷出，且小孔距液面越深液体喷出就越远.

实验说明：

液体对容器侧壁有压强；侧壁深度越大，液体的压强就越大.

二、液体压强规律

从前面实验中知道，由于液体的重力和流动性，使液体对容器底和容器侧壁有压强。

那么，液体内部会不会也有压强呢？

为了探究液体内部是否有压强，实验室有专门的探究液体内部压强的专用仪器：压强计.

●认识压强计

(1)构造如图

【温馨提示】

压强计不是连通器.

压强计是一端开口，另一端封闭的U形管、导管和用橡皮膜密封的探头构成；

连通器是上端开口下端连通的几个容器组成。

连通器

（2）工作原理

当探头橡皮膜受到压强作用时，U形管左右两侧液面会产生高度差，液面高度差的大小反映了薄膜所受压强的大小.这是学习物理学常用的“转换法”。

（3）压强计的作用

压强计是测量液体内部压强的仪器.

【观察与实验三】

探究液体压强与哪些因素有关.

●实验过程

（1）把探头放进盛水的容器中,发生了什么现象?这说明了什么问题?

（2）保持探头在水中的深度不变,改变探头的方向,发生了什么现象?这说明了什么问题?

（3）增大探头在水中的深度,看看液体内部的压强和深度有什么关系？

（4）换用其他液体(例如盐水、煤油),看看在深度相同时,液体内部的压强是否与密度有关.

实验视频

（来自网络侵删）

●实验反思

1.实验方法：

实验用控制变量法和转换法探究液体压强规律.

2.实验前用手指按压探头橡皮膜时，若U形管液面出现高度差且变化灵敏，说明实验装置配置合格，可以进行实验；

如下图所示：

当用手指按压探头橡皮膜时，若U形管液面没有出现高度差或U形管液面高度差不明显，说明实验装置漏气，无法进行实验。

如下图所示：

2.液体内部压强规律

（1）液体内部向各个方向都有压强.

如下图所示：

（2）同种液体同一深度液体向各个方向的压强都相等.

如下图所示：

（3）液体的压强随深度的增加而增大.

如下图所示：

（4）液体的压强与液体的密度有关.

如下图所示：

三、实验题例分析

例题：(2020绥化)(6分)

某同学用下列器材探究“液体内部的压强”

(1)他向图甲的U形管内注入适量的红墨水,红墨水静止时,U形管两侧液面高度                        .

(2)图乙压强计通过U形管两侧液面的                来反映橡皮膜所受压强的大小,用手指按压橡皮膜发现U形管中的液面升降灵活,说明该装置            (填“漏气”或“不漏气”)

(3)他把探头放入水面下6cm处,探头受到水的压强是            Pa;继续向下移动探头,会看到U形管两侧液面的高度差变大,说明液体内部的压强与液体的         有关.

(4)为了检验“液体内部的压强与液体密度有关”这一结论,他用图丙的装置,在容器的左右两侧分别装入深度相同的不同液体,看到橡皮膜向左侧凸起,则        侧液体的密度较大.(选填“左”或“右”)

【例题分析】

(1)此实验探究液体内部的压强,向U形管内注入适量的红墨水,当红墨水静止时,由于此装置属于连通器,因此两侧液面高度相同;

(2)题图乙不属于连通器,它是通过U形管两侧液面的高度差来反映橡皮膜所受压强的大小;

用手按压橡皮膜时,若液面能灵活升降,则说明该装置气密性良好,不漏气;

(3)探头受到水的压强

P=ρ水gh=1.0x10³kg/m³×10N/kg×0.06m=600Pa;

继续向下移动探头,看到U形管两侧液面高度差变大,说明液体内部的压强与液体的深度有关,深度越深,液体的压强越大;

(4)在探究液体密度是否影响液体压强时,深度相同的不同液体,橡皮膜向左侧凸起,说明右侧液体处压强大,即右侧液体密度大.

【参考答案】

(1)相同或相等或相平    (2)高度差不漏气

(3)600  深度   (4)右

【中考真题同步训练】

1.（2019枣庄）（5分）

如图是用压强计“探究影响液体内部压强大小的因素”的实验装置.

（1）压强计上的U形管                 （选填“属于”或“不属于”）连通器.

（2）在使用压强计前，发现U形管左右两侧的水面有一定的高度差，如图甲所示.其调节的方法是            （选填“A”或“B”），使U形管左右两侧的水面相平.

A.将右侧支管中高出的水倒出

B. 取下软管重新安装

（3）比较图乙和图丙，可以得到：液体的压强与                   有关.

（4）比较           两图，可以得到：液体的压强与液体密度有关.

（5）已知图丁中U形管左右两侧水面的高度差h=10cm，则橡皮管内气体的压强与大气压强之差为             Pa.

（ρ水=1.0×10³kg/m³，

ρ盐水 =1.1×10³kg/m³  ，g=10 N/kg)

2.（2019湘潭）（6分）

如图甲所示，用微小压强计探究液体内部压强的特点（ρ盐水>ρ水）

（1）实验中，将液体内部的压强大小转换为用U形管两侧液面的            来表示.

（2）为了使实验现象更明显，U形管中的液体最好用               的（选填“有色”或“无色”）.

（3）将探头放在图乙所示液体内部的A、B位置，观察到U形管两侧液面的高度差hB>hA，经过多次实验观察到同样的现象，这说明同种液体内部的压强随              的增加而增大.

（4）将探头放在图乙所示液体内部等深的B，C位置，观察到U形管两侧液面的高度差hC     hB（选填“<”“=”或“>”），这是为了研究液体压强与液体                  的关系.

（5）由以上实验可知图乙所示液体内部A、B、C、D四个位置压强最大的是              位置.

3.（2019济宁市18题5分）

小明跟着爸爸去游泳，站在齐胸深的水中，感觉呼吸略微有些困难，越往深处感觉越明显，由此激发了他想研究水的压强特点的想法。

甲                乙

（1）图甲中是小明利用底部和侧壁套有橡皮膜的玻璃管倒入水后的实验现象，由此可说明：                   .

（2）如表所示是小明利用U形管压强计探究水内部压强时的几组数据。

根据表中的数据，请回答下列问题：

①比较前三组数据，可得出的结论：                                          。

②比较序号            的三组数据，可得出的结论是水的压强随深度的增加而增大。

（3）早在1648年，物理学家帕斯卡曾做过一个著名的实验，如图乙所示。结果，他只用了几杯水，就把木桶撑破了。此实验不仅证明了液体的压强与液体的深度有关，还由此说明了液体的压强与                无关。

（4）我国第一艘深海载人潜水器“蛟龙号”，是目前世界上下潜能力最强的作业型载人潜水器。当“蛟龙号”潜水器下潜到7000m深度时，所受海水的压强为              Pa.

（g取10N/kg，ρ海水=1.03×10³kg/m³）。

4.(2020株洲)

竖直放置一矿泉水瓶子,并在侧壁钻A、B、C、D四个一样大小的小孔,打开瓶盖,往瓶中注满水,水将从瓶孔喷出.水喷出速度最大的是从哪一个小孔喷出的（  ）

A. A孔   B. B孔   C. C孔    D. D孔

5.(2020北京)

如图所示,用隔板将容器分成左、右两部分,隔板下部有一个圆孔用薄橡皮膜封闭.当在容器左、右两部分注入不同深度的水时(水面位置如图中虚线所示),橡皮膜发生了形变,形变情况是向侧凸起;产生这种现象的原因是                              .

6.(2020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,分别装有深度相同的同种液体,下列说法正确的是(  )

①容器对桌面的压力F甲<F乙

②液体对容器底部的压力F＇甲<F＇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③     B.只有①和④

C.只有②和③     D.只有③和④

7.(2020咸宁)(8分)

同学们利用压强计等装置“探究液体内部压强的规律”,进行了如下的操作:

(1)在使用压强计前,发现U形管中两侧液面已有高度差(如图甲所示),接下来的操作是          (选填字母);

A.直接从U形管右侧中倒出适量液体

B.拆除胶管重新安装

(2)正确操作后,分析乙、丙两图的实验现象,初步得出的结论是:同种液体中,液体压强随液体深度的增加而                ,因此拦河大坝要做成的形状(选填“上窄下宽”或“上宽下窄”);

(3)玲玲保持丙图中探头的位置不变,并向容器内加入适量的浓盐水.她发现U形管两侧液面的高度差又变大了,于是得出了“在同一深度,液体的密度越大,其内部的压强越大”的结论.她的操作不可靠,原因是加入盐水后液面位置改变了,正确操作是应将探头适当           (选填“上移”或“下移”);

(4)红红用图丁装置测量未知液体的密度在左侧加入适量的水,在右侧缓慢倒入待测液体,直到观察到橡皮膜相平,需要测量的物理量有           (多选);

A.右侧待测液体到容器底的深度h1

B.右侧待测液体到橡皮膜中心的深度h2

C.左侧水到容器底的深度h3

D.左侧水到橡皮膜中心的深度h4

根据你选用的物理量推导出待测液体密度的表达式加ρ=                   (用题中字母和ρ水表示)

参考答案：

1.（1）不属于   （2）B   (3)液体深度   （4）丙、丁  （5）1000

2.（1）高度差   （2）有色    （3）深度    （4）>  密度   （5）D

3.（1）液体对侧壁和底部都有压强

（2）①在同种液体同一深度的液体内部向各个方向压强相等

②3、4、5

（3）液体体积（填“液体质量”亦可）

（4）7.21×10⁷

4.   D

5. 左

根据p=pgh可知,因为水的密度相等,右侧水深度大,所以右侧水对橡皮膜的压强大,根据F=pS,因为受力面积相等,右侧水对橡皮膜的压强大,所以右侧水对橡皮膜的压力大,使得橡皮膜向左侧凸起.

6.   A

7.（1）B （2）增大  上窄下宽

（3）上移   （4）h2ρ水/h4