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第九章 压强
第 2 节 液体的压 强
素养目标
1.知道液体压强的特点，了解液体压强产生的原因；理解液体压强公式，能运用该公式进行简单计算。
2.通过实验探究和理论推导，培养逻辑推理和归纳总结的能力；能运用液体压强知识解释生活中的相关现象，如连通器原理。
3.经历 “探究液体压强特点” 的实验过程，学会使用压强计，培养观察、分析和归纳能力；体会控制变量法在实验探究中的应用。
4.在实验探究中，培养严谨认真的科学态度，如实记录实验数据；认识到液体压强知识在生活和生产中的重要应用，如船闸的工作原理，增强对科学的热爱。
创设情景，引入新课
把装在塑料袋中的方形冰块放在地面上，冰块的四个侧面不会挤压塑料袋。冰块熔化成水后，塑料袋就被水撑得鼓鼓的。这说明液体压强具有跟固体压强不同的特点。
你知道液体压强有哪些特点吗
人走入水中后，发现水对人有压强，随着入水的深度的增加，人感觉到水对人的压强越来越大了，这是为什么？
液体压强的特点
1. 液体内部向各个方向都有压强
（1）现象探究
①实验一：如图所示，有一个两端开口的玻璃圆筒，下端扎有橡皮膜，橡皮膜表面原来与筒口相平，当倒入水后，橡皮膜会向下凸出。橡皮膜向下凸出，表明受到了水一个向下的压强。
没有水时，
橡皮膜平坦
当倒入水时，
橡皮膜向下凸出。
结论：水对容器底部有向下的 。
②实验二：
在开口的矿泉水瓶上扎个小孔，水从小孔喷出的情况如图所示，液体
压强
能从矿泉水瓶侧壁的孔喷出，说明：水对容器侧壁有 。
③实验三：
如图所示，将底部和侧壁套有橡皮膜的空塑料瓶竖直压入水中，观察
橡皮膜的变化情况如图所示。实验中竖直向下按压瓶子时，底部和侧壁的橡皮膜向瓶内凹。说明：
水内部向各个方向都有 。
（2）探究结论：液体内部向各个方向 都有 。
（3）液体产生压强的原因
①液体受到重力，对容器底部有 ，
压强
压强
压强
压力
所以会产生压强；
②液体具有 性，所以对容器侧壁有压强。
2. 探究液体压强与哪些因素有关
【进行猜想】
由图中的实验可以看到，容器中液面的深度不同，从容器侧壁孔中喷
出的液体射得距离不同，由此想到液体压强的大小可能与 有关。
同样的两个容器，分别装满水和酒精，水比酒精重，所以水比酒精对容器底部的压强 ，由此想到液体压强的大小可能与液体的 有关。
流动
深度
更大
密度
【实验器材】U形管压强计、盛水容器、硫酸铜溶液等。
简介U形管压强计：
（1）作用：测量液体 压强。
（2）构造：主要由U形管、橡皮管、探头（由空金属盒蒙上橡皮膜构成）三部分组成。
橡皮膜
探头
塑料盒
U形管
探头：是一塑料盒，表面上扎有
橡皮膜，其内部通过一橡皮管与U形玻璃管的一端相连.
（3）原理
放在液体里的探头上的橡皮膜受到
内部
液体压强的作用会发生 ，
U形管左右两侧的液面就会产生
差， 差的大小反映了橡皮膜所受压强的大小，液面的
差越大，压强越大。
这运用了科学方法中的 法。
（4）压强计的使用
①检查是否漏气：实验前应检查蒙在金属盒上的橡皮膜、连接用的橡
皮管及各连接处是否漏气。常用方法是用手轻按橡皮膜，观察压强计U形管两侧液面的 是否发生变化，如果变化，说明 ；如果不变，说明 ，则要查出原因，加以修整。
②检查液面是否相平：当压强计的橡皮膜没有受到压强时，U形管中的液面应该是 的，若不 ，
形变
高度
高度
高度
转换
高度差
不漏气
漏气
相平
相平
应将橡皮管取下，重新安装。
③不能让压强计U形管中液面的高度差 ，以免使部分有色液体从管中 ，如果流出了，要把连接用的橡皮管取下重新连接。
【实验设计】
我们采用 的方法来进行实验探究，分别仅改变U形管压强计的金属盒的方向、深度或换用不同液体
等，根据U形管两管液面 的变化来研究液体压强与哪些因素有关。
（1）探究液体压强与方向的关系：
控制探头 相同、液体 相同，改变U形管压强计探头的方向。
（2）探究液体压强与深度的关系
控制探头 相同、液体 相同，増加深度。
过大
流出
控制变量
高度差
深度
密度
方向
密度
（3）探究液体压强与液体密度的关系
控制探头 和 均相同，换用不同的液体。
【实验步骤】
操作1：保持压强计探头在水中的深度不变；改变探头的方向，分别沿水平向上、水平向下、沿竖直方向，观察并记录U形管液面的高度
差。
实验现象：U形管液面的高度差Δh
。
操作2：保持探头在水中的方向不变（水平向下），逐渐增加探头在
深度
方向
相等
水中的深度，观察并记录U形管液面的高度差。
实验现象：U形管液面高度差Δh1＜Δh2＜Δh3
操作3：把压强计的探头分别放入水、硫酸铜溶液中，控制 相同、探头所对某一 相同，观察并记录U形管液面的高度差。
实验现象：U形管液面的高度差Δh水＜Δh硫酸铜
深度
方向
【分析论证】
（1）由操作1可得出：
在液体内部的同一深度，向各个方向的压强 。
（2）由操作2可得出：
同种液体，液体内部的压强随 的增加而增大。
（3）由操作3可得出：
液体内部的压强跟液体 有关。
深度相同时， 越大，液体内部的压强越大。
【实验结论】 大量实验表明：
在液体内部的同一深度，向各个方向的压强大小 ；深度越大，压强越 ；液体内部压强的大小还与液体的 有关，在深度相同时，液体的 越大，压强越大。
相等
深度
密度
密度
相等
大
密度
密度
【交流讨论】
（1）探究中用到的方法
①转换法：通过观察U形管两液柱的
来比较压强的大小。
②控制变量法：探究液体内部的压强与 的关系；探究液体内部压强与 的关系；探究液体内部压强与液体 的关系。
（2）压强计：U形管只能比较压强的
大小， 测量压强的大小。
（3）探究液体的压强与液体质量的关系
【演示实验】取两只粗细不同、瓶嘴大小相同的塑料瓶去底，在瓶嘴上扎橡皮膜，将其倒置，向两瓶中装入等 的水，观察橡皮膜向外凸出的情况。
高度差
方向
深度
密度
不能
质量
【实验现象】橡皮膜凸出的程度不同，细塑料瓶橡皮膜凸起得更大些。
结论：等质量的水对底部的压强不同，液体压强的大小与液体 无关，而与液体 有关，深度越大，压强越大。
视频讲解——《探究液体内部的压强》
质量
深度
2. 与液体压强有关的现象
以下事例都包含了“液体的压强随深度的增加而增大”的道理。
潜水员在不同的深度时，可以使用不同的潜水服
液体压强随深度的增加而 ，所以深海潜水服比浅海潜水要更
，更厚重些。
潜水器：潜艇就是一种潜水器，它的下潜深度是一个非常重要的指标。1988年，我国第一代核潜艇在总设计师黄旭华的指挥下，下潜到300m深。2023年我国的“奋斗者”号全海深载人潜水器
四次下潜深度超过万米，圆满完成国际首次环大洋洲载人深潜科考任务。
增大
耐压
液体压强的大小
1. 推导液体压强计算公式
用“理论推导法”推导液体压强的计算公式
，所以计算出液柱所受的 是解决问题的关键。
计算这段液柱对“平面”产生的压强，就能得到液面下深度为h处的压强。
研究方法：“理论推导法”。这是物理学中一种重要的研究方法.
要想得到液面下某处的压强，可以设想这里有一个水平放置的“平面”S 。这个平面以上的液柱对平面的压力等于液柱所受的
重力
重力
设想在密度为ρ的液面下有一高度为h、截面积为S的液柱。
这个液柱体的体积：
这个液柱的质量：
这个液柱对平面的压力：
平面S受到的压强：
V=Sh
m=ρV=ρSh
F=G=mg=ρVg=ρgSh
p=F/S= ρgSh/S=ρgh
因此，液面下深度为h处液体的压强为：
p=ρgh
2. 理解液体压强公式 p=ρgh
（1）公式中的物理量及其单位
ρ 表示液体的密度，单位为千克/米3
（kg/m3）
h 表示液体的深度 ，单位为米（m）
g 为常数，大小为9.8N/kg
p 表示液体在深度为h处的压强，单位为帕（Pa）
公式中的物理量单位全部使用国际单位。
（2）深度h
指液面到某点的竖直距离，而不是高度。如图所示，容器底部的深度为 cm，A点的深度为
cm，高
度为 cm。
50
30
20
（3）影响液体压强大小的因素
根据p=ρgh可知：液体内部压强只跟液体 和 有关；与液体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器形状均 关。
密度
深度
无
水平面上，两个容器中盛着同种相同质量的液体，哪个容器底受到的压强大
根据p=ρgh可知：液体的密度相同，乙容器中的深度大，所以乙容器的液体产生的压强大。
（4）帕斯卡破桶实验
帕斯卡在1648年，曾经做了一个著名的实验：他用一个密闭的装满水的木桶，在桶盖上插入一根细长的管子，从楼房的阳台上向细管子里灌水。结果只灌了几杯水，竟把桶压裂了，桶里的水从裂缝中流出来，你能解
释这个现象吗？
由于细管子的容积较小，几杯水灌进去，大大提高了水的 ，能对水桶产生 的压强。这个压强就对桶壁在各个方向产生很大的压力，把桶压裂了。
深度
很大
“帕斯卡裂桶实验”说明：
视频观赏：《模拟帕斯卡破桶实验》
同种液体产生的压强取决于液体的 ，与液体的质量、重力等 关。
人走入水中后，发现水对人有压强，随着入水的深度的增加，人感觉到水对人的压强越来越大了，这是为什么？
深度
无
例：有人说，设想你在万米深的“奋斗者”号全海深载人潜水器中把一只脚伸到外面的海水里，海水对你脚背的压力相当于2 000个人所受的重力！海水的压力果真有这么大吗？请通过估算加以说明。
解 因为是估算，海水的密度可以取ρ=1×103 kg/m3，g取10 N/kg。
脚背宽度取8~10 cm，
S=120 cm2=1.2 × 10-2m2。
万米深处海水的压强
p = ρgh = 1×103kg/m3×10 N/kg ×104m = 108Pa
脚背所受的压力
F = pS =108 Pa× 1.2× 10-2m2
=1.2×106N
脚背长度取12~15 cm，
则脚背面积为：
96~150 cm2，近似取
一个成年人的质量约为60 kg，所受的重力
G = mg
= 60 kg × 10 N/kg
= 6×102N
假设脚背所受的压力相当于n个成年人所受的重力，则
n =
＝2000
估算结果表明，在万米深的海底，海水对脚背的压力确实相当于2 000个人所受的重力。
提示：在利用公式p = ρgh计算的时候，要重点注意各物理量的单位，密度ρ的单位要用kg/m3，深度h的单位要用m，这样计算出的压强p的单位才是Pa。
连通器
1. 连通器
（1）连通器概念：上端开口、下端 的容器叫作连通器。
注意连通器的特征：底部互相 ；容器上端 开口；与形状 关。
如图所示，将一个漏斗与一根玻璃管下端用橡皮管连在一起，管中注入适量的水，做成一个连通器，当在连通器中注入水后，就可以研究连通器的特点。
（2）连通器的特点
①实验探究
连通
连通
都
无
在连通器中加水，保持一个管筒不动，使另一个管筒升高、降低或倾斜，待水面静止时观察两筒中水面高度。发现在连通器中加水，当水静止时，两筒中水面总是 。
②连通器的特点：
当液体不流动时，连通器各部分容器中液面的高度总是 的。
注意液面相平的条件：连通器中只有 种液体；液体 流动。
相平
相同
一
不
（3）解释连通器特点
为什么连通器内只装一种液体且静止时各部分液面总是相平的？
①研究方法：“理想模型”法。
如图所示，设想在U形管连通器的底部有一“液片”AB，以该“液片”为研究对象。该“液片”把液体分为左、右两部分，该液片要受到两边液体的 。
②连通器液面相平原理
设液体密度为ρ、液片面积为S、连通器两侧液面的高度分别为h左和h右。请你对着图片分析：连通器装同一种液体，在液体不流动时，液面是 的。
压力
相平
液体静止，液片处于平衡状态
水平方向，液片
受力平衡 F左=F右
ρgh左S=ρgh右S
得出h左=h右，液片
两侧液柱高度相等
各容器中液面
的高度相同
2 . 连通器的应用
（1）茶壶
茶壶的结构是上端开口，下部连通，构成一个 ，因此是利用 特点工作的。
根据同种液体，在液体不流动时连通器内各容器的液面总是保持 可知，当壶内盛满水，从水面茶嘴位置就可以倒出来了。
（2）锅炉水位计
锅炉水位计也叫液位计（水位表），是用来观察液位高低的。锅炉
的锅筒是一个大容器，水位计是一个小容器，两个容器构成一个 ，当将两者连通后，水位必定在 高度上，所以水位表上显示的水位高度是锅筒的实际水位。
连通器
连通器
相平
连通器
同一
（3）洗手间下水管
U形管存水弯头是一个 ，正常使用时应充满水， 下水道内的臭味从下水管进入洗手间内，如图所示。
（4）乳牛自动喂水器
自动喂水器的储水槽与饮水槽构成 ，水位不相平时水就能 ，使水槽内始终有水，如图所示。
连通器
阻碍
连通器
流动
在牲畜饮水时，饮水槽里面的水位 ，储水槽里的浮球随之下降。通过杠杆使阀门向上升起，使水从水管中 ，补充进水槽中。
当水槽里水面升高时，浮球也随之 ，通过杠杆带动阀门下降，关闭阀门，使水停止流入水槽。
（5）水塔的供水系统
水塔和自来水管道构成 ，水塔中的水位比水龙头处高，打开水龙头时由于水位要保持 ，水便从水龙头处流出。
下降
流出
升高
连通器
相平
3 . 船闸
想一想
我国三峡工程是举世瞩目的跨世纪工程。三峡大坝横断江底，高185米，长2309.5米，三峡大坝上、下游的
水位差最大可达 113 m。巨大的落差有利于生产可观的电力，是世界上最大的水力发电站，但也带来了航运方面的问题：下游的船只驶往上游，怎样把这些船只举高一百多米？上游的船只驶往下游，又怎样让船只徐徐降落一百多米？解决这类问题的途径是修建船闸。
原来，人们在三峡大坝侧边修建了一个巨大的连通器——船闸，下面我们一起看看轮船是怎样“翻过”大坝的。
那万吨巨轮是怎样翻过三峡大坝的呢？
船闸由闸室和上、下游闸门以及上、下游阀门组成。
三峡船闸的主体结构段全长1 621 m，是世界上最大的船闸。船只在船闸中要经过5个闸室使船体逐次降低（或升高）。每个闸室水位变化超过20 m，因而三峡船闸的闸门非常高大。
三峡船闸的首级人字闸门每扇门高近40 m，宽近20 m，如果平放在地面上，有两个篮球场大。倘若水压在闸门上，即使有10万人每人都用 1 000 N的力来顶着门，也抵挡不住水的压力，可见水对闸门的压力之大。为此，三峡船闸的闸门足足有3 m厚，不愧是“天下第一门”。
课堂总结（1）
课堂总结（2）
液体的压强
连通器
液体压强
的特点
液体压强
的大小
在液体内部的同一深度，向各个方向的压强大小相等；深度越大，压强越大；液体内部压强的大小还与液体的密度有关，在深度相同时，液体的密度越大，压强越大。
①计算公式：p=ρgh h表示深度：液面到某点的竖直距离。
②影响液体压强大小的因素： 只与液体密度和深度有关；
与液体的质量、体积、容器的底面积、形状均无关。
①连通器：上端开口、下端连通的容器叫作连通器。
②连通器特点：当液体不流动时，连通器各部分容器中液面的高度总是相同的。
③连通器应用：茶壶、锅炉水位计、船闸等。
1.工程师为什么要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，当水库水深为175m时，坝底受到的水的压强是多少 g取10 N/kg。
课堂练习
解：液体压强随深度的增加而增大，拦河坝随着深度的增加，受到水的压强也增大，在单位面积上受到的压力也随之增大。拦河坝设计成下宽上窄的形状，可以使它随着深度增加承受的压力也增大。
p＝ρgh＝1.0×103kg/m3×10 N/kg×175m＝1.75×106 Pa.
2.如图所示，A、B两个内径相同的玻璃管内盛有同种液体，当A管竖直，B管倾斜放置时，两管液面高度相同，下列说法正确的是（ ）
A．A管中液体对管底的压强比B管中液体对管底的压强小
B．A管中液体对管底的压强比B管中液体对管底的压强大
C．A管中液体对管底的压强和B
管中液体对管底的压强相等
D．A管中液体的质量比B中管中
液体的质量大
C
下 课
Thanks!
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