科学探究：液体的压强(基础) 知识讲解

科学探究：液体的压强（基础）【学习目标】1、知道液体压强的特点；2、了解连通器及其原理；3、能用液体压强公式进行简单计算。

【要点梳理】要点一、液体压强（高清课堂《液体压强》388899）液体的压强是由液体所受的重力及液体具有流动性而产生的，液体的压强虽然是由液体受的重力产生的，但它的大小却与液体受的重力无关，液体对容器底部的压力不一定等于容器中的液体受到的重力，只有侧壁竖直的容器，底部受到的液体压力才等于容器内的液体所受的重力。

要点诠释：通过实验探究发现，液体压强具有以下特点：①液体对容器的底部和侧壁都有压强，液体内部向各个方向都有压强。

②液体的压强随深度增加而增大，在同一深度，液体向各个方向的压强相等。

③不同液体的压强还跟它的密度有关系。

要点二、液体压强公式：1、公式推导：如图所示，设想在密度为的液体中，液面下深度为处有一水平放置的面积为S的小平面，在这个平面上就有一个假想的液柱。

液柱的体积：液柱的质量：液柱受到的重力：小平面受到的压力：小平面受到的压强：由于在同一深度液体向各个方向的压强都相等，因此用于液体内部向各个方向压强的计算。

2、液体压强计算公式：，式中P表示液体自身产生的向各个方向的压强，不包括液体受到的外加压强，单位是Pa，是液体密度，单位是，是常数，，h是液体的深度，单位是m。

要点诠释：1、由公式知，液体压强与液体的密度和深度有关，与液体的重力、体积无关。

当深度一定时，P与成正比，当一定时，P与h成正比。

2、液体的深度h指的是液体中被研究点到自由液面的竖直距离，即一定要从液体跟空气的分界面竖直往下测量，它不是高度，高度由下往上量的，判断出h的大小是计算液体压强的关键。

要点三、液体压强的测量由于在同一深度，液体向各个方向的压强相等，所以我们只要测出液体某一深度某一方向上的压强，就同时知道了液体在这一深度各个方向上的压强。

如图所示,液体压强可用压强计来测量，工作原理是：当金属盒上的橡皮膜受到挤压时，U型管两边的液面出现高度差；压强越大，两边的高度差越大，读出高度差即可得出压强计金属盒所处之处的压强。

要点四、连通器及其应用（高清课堂《液体压强》388899）上端开口，底部互相连通的容器叫连通器。

要点诠释：1．连通器特点：连通器里如果只有一种液体，在液体不流动的情况下各部分直接与大气接触的液面总保持在同一水平面上。

如图，在连通器内取一很薄的液片AB；AB受到左边液面对它的压力，也受到右边液面对它的压力，AB平衡，根据二力平衡关系有，根据压力与压强的关系有，由于AB是薄片，有，所以，又根据，则有，所以同种液体不流动时各液面相平，若连通器里装有不同的且不能均匀混合的液体，连通器液面将不再相平。

2．连通器原理的应用①茶壶：茶壶口高于茶壶盖的设计。

②锅炉水位计：利用连通器原理把锅炉中的水位反映到锅炉外的水位计中。

③自动饮水器：利用连通器原理使饮水部分水面自动升高。

④船闸：利用连通器原理使轮船通过水库，拦河大坝等。

要点五、帕斯卡定律及其应用1、帕斯卡定律：加在密闭液体上的压强，能够大小不变地由液体向各个方向传递，这一规律叫做帕斯卡定律。

要点诠释：1、帕斯卡定律是法国科学家帕斯卡发现的，这一规律同样适用于密闭气体。

2、用于测量液体或气体内部压强的压强计就是利用了帕斯卡定律。

2、帕斯卡定律的应用---液压传动（1）原理在液压系统的小活塞上施加较小的力，该力对液体产生的压强，由液体大小不变的向各个方向传递，由于大活塞比小活塞的面积大，于是液体就对大活塞产生较大的压力。

（如下图）施加的压力抬升的力（2）液压传动的优点：平稳、噪声低、机动灵活、传递动力大。

（3）液压传动原理的应用：油压千斤顶、汽车制动系统（如下图）、挖掘机的工作手臂、消防车上的升降云梯。

【典型例题】类型一、液体压强1、下面是小明同学用如图所示的装置分别测得水和盐水在不同深度时，压强计(U形管中是水)两管的液面高度情况。

序号液体深度/mm压强计左侧面/mm 右侧面/mm 液面高度差/mm1 水30 186 214 282 水60 171 229 583 水90 158 242 844 盐水90 154 246 92①分析表中序号1、2、3、三组数据可得出的结论是_______；比较表中序号3、4两组数据可得出结论是：不同液体的压强还跟___________有关。

②为了进一步研究在同一深度液体向各个方向的压强是否相等，他应控制不变的量有_______和______，要改变的是_________。

③小明同学在学了液体压强公式后，用公式对以上实验的数据进行分析计算，(g取10N/kg)他发现按液面高度差计算的压强值略小于按液体深度计算的压强值，你认为造成这种现象的原因是什么？【答案】①同种液体的压强随深度的增加而增大、液体的密度。

②密度、深度、金属盒在水中的方向③金属盒橡皮膜发生形变产生压强。

【解析】①分析表1、2、3知同种液体水，随着深度的增加，(由30→60→90)压强计读数也跟着增大(28→58→84)。

分析表3、4两组数据知：深度相同(h=90mm)，不同液体(即密度不同)压强计读数不同。

②研究同一深度的压强是否相等，应控制深度不变，密度不变，改变压强计金属盒的方向。

③由于按压强计液面高度差进行计算时，压强值略小的原因是金属盒的橡皮膜受到压强发生形变时，也产生压强。

【总结升华】本题考查的是研究物理问题常用的一种方法：控制变量法。

这也是一种重要的研究方法。

2、下端蒙有橡皮膜的玻璃管插入水中，如图所示，在逐渐下插的过程中，橡皮膜将()A．逐渐下凸B．逐渐上凸C．保持不变D．无法确定【答案】B【解析】液体内部向各个方向都有压强，玻璃管插入水中时，下端橡皮膜应受到向上的压强，使橡皮膜向上凸，逐渐下插过程中，橡皮膜在水中的深度增大，受到水的压强也随着增大，就会更加向上凸。

【总结升华】液体的压强随深度增加而增大。

举一反三：【变式】如图所示，在圆柱形容器的侧壁上不同位置各开一个小孔，并用橡皮塞盖住，将容器装满水后，同时取掉三个橡皮塞，水从小孔中喷射而出，结果出现图中的情形，你从图中所示的现象能得出什么结论？【答案】这现象表明，液体内部的压强随深度的增加而增大。

3、如图所示，三个完全相同的容器，里面分别装有质量相等的三种不同液体，三个容器都是圆柱形，那么（1）这三个容器底受到液体的压强p a_____p b_____p c（填“＜”“＝”“＞”）；（2）三种液体的密度相比较ρa_____ρc_____ρb；（3）三容器对桌面的压强p A_____p B_____p C。

【答案】（1）＝＝（2）＞＞（3）＝＝【解析】根据液体对容器底的压强产生的原因，我们知道，三容器中液体对容器底的压力相等，而受力面积相等，因此压强相等；三容器a容器中液体的体积最小，b容器中液体的体积最大，但它们质量相等，所以ρa最大，ρb最小；由于三容器完全相同，三液体质量相等，故三容器对桌面的压强相等。

【总结升华】本题主要考查压力和压强公式的运用，关键要弄清楚液体的压力和压强的计算方法，牢记压力和压强公式。

举一反三：【变式】（高清课堂《液体压强》388899例1）如图所示，放置在水平桌面上的容器中装有适量的水。

塞子A受到由水产生的水平向右的压强为( )A．ρ水g(h1＋h2＋h3) B．ρ水g(h1－h2－h3)C．ρ水g(h1＋h2－h3) D．ρ水g(h1－h2＋h3)【答案】C类型二、连通器4、如图所示，正确的是（）【答案】A【解析】因为静止在连通器中的同一种液体，各部分直接与大气接触的液面总在同一水平面上，所以选项B、C、D都不符合实际，不能选。

【总结升华】本题的解题关键是了解连通器中液面的特点：静止在连通器中的同一种液体，各部分直接与大气接触的液面总在同一水平面上。

举一反三：【变式】如图所示中有一处科学性的错误请你找出来并简要说明它违背了什么物理原理或规律：错误是_____________________；它违背了___________________。

【答案】壶嘴和壶身中液面不相平；连通器液面相平的原理。

5、如图为某饲养场牲畜自动饮水器.以下分析错误的是( )A.储水箱与饮水杯A、B、C组成连通器B.控制进水的自动装置应用了杠杆平衡条件C.静止时浮子受到平衡力的作用D.静止时水对三个饮水杯底部压强的关系是：P A<P B<P C【答案】D【解析】储水箱与饮水杯A、B、C组成的装置符合连通器的特点属于连通器；控制进水的自动装置属于杠杆应用了杠杆平衡条件；静止的物体受到平衡力的作用，C正确；静止时连通器各个容器液面相平，水对三个饮水杯底部压强P A=P B=P C【总结升华】此题考查了连通器原理、杠杆的平衡条件、液体压强的特点、力的平衡，贴近生活实际，便于激发学生探究物理现象的兴趣，也体现了新课标的要求，属于中考常见题型。

类型三、帕斯卡原理6、如图所示．在充满油的密闭装置中，小陈和小李用大小相等的力分别从两端去推动原来静止的光滑活塞，则两活塞将（ ）A ．向左运动B ．向右运动C ．静止不动D ．条件不够，无法确定 【答案】A【解析】设小陈、小李施加的力都为F ，小陈对大活塞施加力的压强为大S FP =，根据帕斯卡原理知，右边小活塞所受的液体对它的压强为P ，右边小活塞所受的液体对它的压力F ′=PS 小＜PS 大=F ，此时右边小活塞所受的液体对它向右的压力小于小李对活塞向左的压力，活塞向左运动【总结升华】本题考查了帕斯卡原理的应用，要求学习物理时，多联系生活、多分析，学以致用。

举一反三：【变式】液压机的工作原理可以用下面哪个定律或原理来解释（ ） A ．阿基米德定律 B ．帕斯卡原理 C ．牛顿第一定律 D ．欧姆定律 【答案】B类型四：知识运用7、如图所示，一个空茶壶的质量为0.5kg ，放在水平桌面上，茶壶与桌面的接触面积为0.01m 2，用茶壶盛水后，水的深度为0.12m ，求：①空茶壶对桌面的压强； ②水对茶壶底部的压强；③水对茶壶底部的压力。

(茶壶壁的厚度不计，g=10N/kg) 【思路点拨】（1）已知空茶壶的质量，根据公式G=mg 可求其重力，在水平面上压力等于物体自身的重力，茶壶的底面积已知，根据公式SFP =可求茶壶对桌面的压强； （2）已知壶中水的深度，根据公式P=ρgh 可求出水对茶壶底部的压强； （3）利用公式F=PS 求出水对茶壶底部的压力。

【答案与解析】 ①空茶壶的重力为，空茶壶放在桌面上时，对桌面的压力。

②水对茶壶底的压强为：。

③水对茶壶底部的压力为：。

【总结升华】此类问题的解答要分清固体压强和液体压强。

对液体压强和压力问题先求压强后求压力，对固体压强和压力问题，先根据计算出固体对水平支持面的压力，再由计算固体对支持面的压强。