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资源介绍
液体压强
液体压强初中物理压强一章中的一节,与生产、生活密切相连,是初中物理学习中的重点和难点,也是历届中考的重点内容。近几年各省市在液体压强的考查难度有增大的趋势,常与浮力、密度知识综合,形式新颖,解题方法灵活。
1、产生原因:
(1)由于液体受重力作用,所以液体内部有压强,液体对容器底产生压强;
(2)由于液体具有流动性,所以液体对容器的侧壁会产生压强。
2、液体压强的特点
(1)液体内部各点向各个方向都有压强,压强随深度的增加而增大;
(2)同种液体、同一深度处,向各个方向的压强大小相等;
(3)同种液体,液体压强随深度的增加而增大;
(4)液体的压强与液体的密度有关,在同一深度处,液体的密度越大,压强也越大。
3、液体压强公式p=ρgh:
ρ表示液体的密度,单位为kg/m3;
(1)理解各个物理量的含义: h表示液体的深度,单位为m;
p表示压强,单位为Pa。
(2)h——深度:是液面到被研究点的竖直距离,而不是点到容器底的距离;
(3)液体压强的大小只与液体的密度和深度有关,与液体的多少、容器的粗细、形状以及是否倾斜均无关;
(4)公式中各个物理量在计算时都用国际单位。
4、对于固体压强、压力的计算与液体压强、压力的计算:
(1)计算固体的压力、压强时,一般找压力F(通常情况下F=G),再用公式 计算压强。
(2)计算液体的压力、压强时,一般先用p=ρgh计算压强,再用F=pS计算压力。
5、不同形状的容器装有液体时,对容器底产生的压力、压强、与重力的关系、对接触面的压强、压力的关系:
容器的种类
容器底受到的压强 p=ρ液gh
容器底受到的压力 F=pS
压力和液体重力的关系 容器底部受到液体的压力:F=pS=ρghS=ρShg
F>G液 F=G液 F
容器对支持面的压力 F′=G液+G容
容器对支持面的压强
注意:只有在柱状容器中,液体对容器底的压力等于与液体的重力,其他类容器应首先用p=ρgh求出容器底部所受的压强,再利用F=pS求出其所受压力的大小。
6、底面积相同的不同形状的容器(质量与厚度不计)中分别装有深度和质量均相同的甲、乙、丙三种液体的比较:
甲 乙 丙
容器的种类 关系 说明
液体的密度 ρ甲>ρ乙>ρ丙 m相等,V甲
液体对容器底部的压强 p甲>p乙 >p丙 由p=ρgh可知,h相同,ρ甲>ρ乙>ρ丙
液体对容器底部的压力 F甲>F乙 >F丙 由F=PS可知,S相同,p甲>p乙 >p丙
容器对支持面的压力 F甲’=F乙’=F丙’ 液体质量相等,重力相等,压力相等
容器对支持面的压强 p甲’=p乙’=p丙’ 压力相等,底面积相等
7、液体压强与浮力结合:
(1)容器中盛满液体,当有物体放入液体后,压强、压力的变化情况:
情形
说明
液体对容器底的压强 不变 不变 不变 h不变,由p=ρgh可知压强不变
液体对容器底的压力 不变 不变 不变 p不变,由F=pS可知压力不变
容器对支持面的压力 不变 不变 增大,F浮=G排G溢
容器对支持面的压强 不变 不变 增大,增大的压力
F浮=G排=G溢=G物
(2)容器中未盛满液体,当有物体放入液体后,压强、压力的变化情况:
放入物体后,液体没有溢出,则此时液面一定会上升,且液体上升的深度 ;此时液体对容器底增加的压强 ;若容器为柱形容器,此时容器对支撑面增加的压力 ,增加的压强 , 此计算公式与物体在液体中的沉、浮情况无关。
8、柱状液体压强与压力的计算:
当柱状容器中装有液体时,G液=ρ液Shg,液体对容器底的压力F=G液,压强p=ρ液gh,所以可以把柱状液体看做柱状固体分析。
9、液体压强的应用——连通器:
(1)定义:上端开口、下端连通的容器。
(2)特点:连通器里装的同一液体不流动时,各容器中的液面总相平的。
(3)应用:茶壶、锅炉水位计、乳牛自动喂水器、船闸、排水管的U形“反水弯”等。
10、探究液体内部的压强特点实验:
(1)实验器材与装置图:U形管、微小压强计
(2)实验前装置气密性的检查的方法:用手按压橡皮膜,观察U形管中的液柱是否变化,若变化,则气密性良好。
(3)实验方法:
①转换法:利用U形管两边液面高度差来反映液体压强大小,这也是压强计工作原理。
②控制变量法:
a.探究液体内部压强与方向的关系:让金属盒在同种液体、相同的深度处,改变金属盒的方向;
b.探究液体内部压强与深度的关系:让金属盒在同种液体、相同的方向、不同的深度进行实验;
c.探究液体压强与液体密度的关系:让金属盒在相同的深度、相同的方向、不同种液体中进行实验。
(4)实验结论:
液体内部向各个方向都有压强,同种液体内部压强随深度的增加而增大;在深度相同的情况下,液体压强的大小与液体的密度有关,液体的密度越大,液体的压强越大。
(5)交流反思:
①若实验前发现U形管两侧液面已有高度差,应进行的操作是:拆下探头,重新组装;
②为了实验结论更具有普遍性,应换用不同密度的液体重复实验;
③根据U形管液面高度差可以计算橡皮膜处液体压强的大小、管内外压强差。
一、中考题型分析
中考中,各省市对在液体压强都有考查,不同省市侧重考查形式不同,选择、填空、实验、计算都有出现,形式灵活多样。侧重计算考查的省份难度稍大,侧重液体压强与浮力相结合,失分多。所占分值在2分—6分不等。
二、典例精析
★考点一:液体压强特点:
◆典例一:(2019·武汉)如图所示,容器中间用隔板分成左右两部分,隔板下部有一圆孔用薄橡皮膜封闭,橡皮膜两侧压强不同时其形状发生改变。下列选项中,在隔板两侧分别装入两种不同的液体,不能比较出左右两侧液体密度大小关系的是( )
A B C D
◆典例二:(2019·湘潭)如图1,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__ __(填“有色”或“无色”)的。
(3)将探头放在图2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2中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____(填“<”“=”或“>”)hB,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2所示液体内部A、B、C、D四个位置压强最大的是位置__ __。
★考点二:液体压强的计算:
◆典例一:(2019·眉山)如图所示,质量为200g、底面积为20cm2的薄壁容器中盛有800g水,将容器放置在水平地面上,容器内水深h为30cm,则水对容器底部的压力为____N,容器对地面的压强为__ __Pa。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
◆典例二:(2019·上海)如图所示,足够高的薄壁圆柱形容器甲、乙置于水平桌面上,容器甲、乙底部所受液体的压强相等。容器甲中盛有水,水的深度为0.08米,容器乙中盛有另一种液体。
①若水的质量为2千克,求容器甲中水的体积V水。
②求容器甲中水对容器底部的压强p水。
③现往容器甲中加水,直至与乙容器中的液面等高,此时水对容器底部的压强增大了196帕,求液体乙的密度ρ液。
1、(2019·盐城)如图所示为长江某水坝的示意图,水坝左侧水面高,B和C两点处于同一高度,A和C两点到各自液面的距离相等。水在A、B和C三点产生的压强分别为pA、pB和pC,则( )
A.pA<pB=pC B.pA=pC>pB C.pA>pB=pC D.pA=pC<pB
2、(2019·烟台)1648年,法国物理学家帕斯卡曾经用一个装满水的密闭木桶,在桶盖上插了一根细长的管子,向细管子里灌水,结果只加了几杯水,就把木桶压裂了。这个实验说明了( )
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