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2.3 第2课时　液体压强
八年级上册·浙教版·第2章　力与空间探索
学习目标
1. 通过橡皮膜实验,知道液体对容器底部和侧壁有压强,液体内部也存在压强。
2. 通过用压强计探究液体内部压强,知道同一深度处液体向各个方向的压强相等,深度越深压强越大,液体密度越大压强越大。
3. 能用 p=ρ液gh 解释简单的液体压强现象(潜水器、游泳、大坝下宽上窄等)。
4. 通过了解蛟龙号、奋斗者号深海载人潜水器,体会科学·技术·社会·环境的联系,增强民族自豪感。
学习重难点
学习重点：液体压强的存在 液体内部压强的特点(深度/密度/方向) 液体压强公式 p=ρ液gh
学习难点：用 p=ρ液gh 进行简单计算 用控制变量法分析液体压强的影响因素
一 课前预习
知识梳理
(1) 液体由于具有________,且受________作用,所以液体对容器________和________都有压强,液体________也存在压强。____________________
(2) 测量液体内部压强用________,其金属盒上蒙的橡皮膜受压时,U形管左、右两管内的液面会出现________。橡皮膜承受的压强越________,两管液面的高度差越________。____________________
(3) 液体内部压强的特点:① 在液体内部的同一深度处,向各个方向都有压强,并且压强大小________;② 深度越深,液体压强越________;③ 在深度相同时,液体的密度越________,压强越大。____________________
(4) 液体压强公式为 p=________,其中 p 表示________,ρ液 表示________,h 表示________。____________________
(5) 在液体压强公式中,h 是指从________到所求压强处的________距离,而不是液体的高度。____________________
(6) 深海载人潜水器(如蛟龙号、奋斗者号)能下潜到万米深度的关键是潜水器外壳能承受巨大的________。____________________
学前引导
① 当你游泳时,水到胸部会感到胸闷,这是为什么 水对你胸部的压强方向是怎样的
____________________
② 蛟龙号深海载人潜水器在马里亚纳海沟下潜到 7062 m,奋斗者号突破 10000 m,潜水器在深海受到的压强巨大,为什么潜水器不会被压扁
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我已知 / 我想知道 (KWL)
我已知: ______________________________
我想知道: ______________________________
二 课中探究
活动01 探索活动——观察液体对容器底部和侧壁的压强
【情境】静置在桌面上的玻璃杯,杯中装有水,杯底会受到水的压强吗 水的内部是否也受到压强
【观察任务】如图2.3-6 甲所示,在一根两端开口的玻璃管下端蒙上橡皮膜,将水注入管内至约三分之一处,观察橡皮膜形状的变化;再将水注入至约三分之二处,橡皮膜形状又有什么变化
如图2.3-6 乙所示,在一个玻璃容器侧壁的出水口处蒙上橡皮膜,将水注入容器内至约三分之一处,橡皮膜形状有什么变化 再注入至约三分之二处,橡皮膜形状又有什么变化
观察记录:甲装置中橡皮膜向________(选填“上”或“下”)凸出,说明水对容器________有压强;乙装置中橡皮膜向________(选填“外”或“内”)凸出,说明水对容器________有压强。注入水越多,橡皮膜凸出越________,说明液体压强随________的增加而增大。____________________
图2.3-6 水对容器底部和侧面有压强
活动02 观察液体内部的压强——压强计
【情境】把图2.3-7装置中的玻璃管竖直插入烧杯内的水中,使下端处于不同深度,观察橡皮膜形状变化。
【观察任务】观察橡皮膜形状随深度如何变化,把观察到的现象记录下来。
现象:玻璃管下端距水面越深,橡皮膜向________(选填“上”或“下”)凸出越明显,说明液体内部存在压强,且深度越________,压强越________。
【工具介绍】液体内部压强的大小可以用压强计来测量。压强计的金属盒可以转动,从而使橡皮膜朝向不同的方向。
图2.3-7 水的压强(玻璃管下端蒙橡皮膜插入水中)
图2.3-8 液体压强计
活动03 探究实践——探究液体内部压强的特点
【目标】用实验探究液体内部压强大小的相关因素。
【器材】压强计,水杯,刻度尺,水,盐水(酒精)等。
【提出问题】液体内部压强的大小与哪些因素有关
【建立猜想】① 液体内部压强的大小与________有关;② 液体内部同一深度处各个方向的压强________。
【进行实验】每 2~3 人一组,利用一只压强计、一只盛有水的杯子、一把刻度尺,按下表步骤进行实验,并将测量数据填入表2.3-2中。
【观察记录表 (表2.3-2)】
实验序号 橡皮膜朝向 橡皮膜中心在水下的深度/cm U形管两管液面高度差/cm
1 朝上 3 ________
2 朝上 6 ________
3 朝上 9 ________
4 朝下 9 ________
5 朝侧面 9 ________
图2.3-7 水的压强 与 图2.3-8 液体压强计
【问题讨论】换用盐水(酒精)重复上述实验,又可以得出什么结论
____________________
【实验结论】
① 在液体内部的同一深度处,向各个方向都有压强,并且压强大小________。
② 深度越深,液体压强越________。
③ 液体内部压强的大小还跟液体的________有关,在深度相同时,液体的密度越________,压强越大。
【公式表达】液体压强公式为
液体压强公式为
p= (g=9.8 N/kg)
其中 p 表示液体的压强(单位:Pa),ρ液 表示液体的密度(单位:kg/m ),g=9.8 N/kg,h 表示液体内部某处到液面的竖直距离(单位:m)。
____________________
活动04 拓展·STS——深海载人潜水器
【阅读】为了下潜到海洋的更深处,科学家研制了各种抗压的潜水器。深海载人潜水器是深海科学考察和资源勘探最基本的作业装备。
2012 年 6 月,蛟龙号深海载人潜水器在马里亚纳海沟创造了下潜 7062 m 的中国载人深潜纪录,是世界同类作业型潜水器最大下潜深度纪录。
2020 年 10 月,奋斗者号深海载人潜水器在马里亚纳海沟成功下潜突破 1 万米,达到 10058 m,创造了中国载人深潜的新纪录。截至 2021 年 12 月,奋斗者号已完成 21 次万米深潜任务。
【思考】潜水器下潜到万米深度,外壳承受的液体压强有多大 利用 p=ρ液gh 估算(海水密度约为 1.03×10 kg/m ):
p=≈ 1.03×10 ×9.8×10000 ≈ 1×10 Pa
约为 1 亿帕,可见深海载人潜水器需要极高的抗压强度才能保证安全。
三 达标检测
1.
(2024杭州滨江期末)龙年“蛟龙号”首潜大西洋完成 23 次下潜并创造九天九潜的下潜新纪录。下列关于“蛟龙号”下潜过程中的描述正确的是( )
A.速度越大,惯性也越大
B.所受重力的方向不断改变
C.侧壁受到水的压力不变
D.下潜越深,底部受到的压力越大
2.
(2024杭州西湖期末)如图所示,两只容器分别盛有相同高度的浓盐水和水,在①、②、③三处,液体产生的压强( )
A.①处最大
B.②处最大
C.③处最大
D.①②③三处一样大
3.
(2024嘉兴期末)有甲、乙两个材料不同、厚度与质量相同的圆柱形容器,向其内加水至相同高度(如图所示)。下列有关说法正确的是( )
A.甲容器对桌面的压力小于乙
B.甲容器对桌面的压力大于乙
C.甲容器底部受到水的压强比乙小
D.甲容器底部受到水的压强比乙大
4.
(2024宁波慈溪期中)如图所示,A、B、C 三个容器中分别装有盐水、清水和酒精(ρ盐水>ρ清水>ρ酒精),三个容器中液面相平,容器底部受到液体的压强分别为 pA、pB、pC,则( )
A.pA>pB>pC
B.pAC.pA=pB=pC
D.无法确定
5.
A B C D
(2024宁波期中)小明同学利用矿泉水瓶做小实验,在侧壁三个位置钻上同样大小的小孔,将瓶子装满水,打开瓶盖水从小孔喷出。图中的几种水流现象最接近实际情况的是( )
A
B
C
D
6.
【跨学科·日常生活】(2024广东广州中考)某居民楼水塔液面与各楼层水龙头的竖直距离如图所示,若ρ水=1.0×10 kg/m ,g=10 N/kg,水龙头关闭时,c 处所受水的压强为( )
A.3.0×10 Pa
B.9.0×10 Pa
C.1.0×10 Pa
D.1.3×10 Pa
7.
【跨学科·工程实践】(2025嘉兴桐乡期中)黄河小浪底水利枢纽工程是黄河干流上的一座集减淤、防洪、防凌、供水灌溉、发电等为一体的大型综合性水利工程。它的拦水大坝采用如图所示的堆砌方式,坝体下部宽大主要是考虑到水越深对坝体的压强越______;坝体上部较窄,除考虑到节约土方外,还考虑到减小对坝基的______,避免大坝沉降。
8.
(2024四川广安中考,★★☆)茶壶几乎是每家必备的常用器具。学习压强知识后,小淇想对家中的茶壶进行相关研究。她测得茶壶的质量为 600 g,底面积为 100 cm ,装入适量水后将它放在水平桌面上,测得水的深度如图所示,请你接着她的探究完成如下任务。(ρ水=1.0×10 kg/m ,g=10 N/kg)
(1) 求水对茶壶底的压强。
(2) 若水对茶壶底的压力是茶壶对桌面压力的 0.6 倍,则茶壶内水的质量为多少 (茶壶壁厚度不计)
9.
【新课标·科学思维】(2024宁波模拟)五一放假小科一家去野生动物园游玩,在路上车胎扎到了钉子,严重漏气需要换上备胎。小科爸爸利用千斤顶轻轻松松地将重达 1 500 kg 的汽车抬起,小科很是好奇,能否自己做一个简易的千斤顶呢
【探寻千斤顶原理】
(1) 如图一所示用 60 N 的水平推力去压图钉,石灰墙的墙面受到的压强较大,很快就出现了裂缝。已知图钉尖端的面积是 0.3 mm ,则墙面受到的压强是________Pa。
(2) 那么液体是否也有类似的效果呢 小科查阅资料发现,1648 年帕斯卡在阳台上仅用几杯水通过细管就能将楼下密闭的木桶压裂(如图二所示)。从液体压强的角度解释,木桶被压裂的原因是________________________。
【初建千斤顶演示模型】
(3) 小科思考后,组装了如图三所示的千斤顶模型,用来实现通过较小力来产生较大力的效果。若在 B 端用 500 N 的力去抬起放置在 A 端 1 500 kg 的汽车,则大小活塞的面积之比为________。
(4) 按照上述模型制作而成的千斤顶在实际使用中,可能存在的不足是________________________________________(写出一条即可)。
四 课后提升
教材练习与应用 (教材第84页)
1. 某舞蹈演员的质量为 45 kg,她单脚的脚尖与地面的接触面积为 9.5 cm ,该舞蹈演员单脚的脚尖着地时,地面受到的压强有多大
已知:m=45 kg, S=9.5 cm =9.5×10 m , g=9.8 N/kg。____________________
解: ____________________
= mg/S = 45×9.8 / (9.5×10 ) ≈ 4.64×10 Pa
答:地面受到的压强约为 4.64×10 Pa。
水库大坝下宽上窄
2. 水库大坝通常都筑成如图所示的下宽上窄的形状。从压强角度说明这样做的好处。
分析:水越深处水的压强越________,所以坝体下部要做得宽大以承受更大的________;水越浅处水的压强越________,所以上部可以做得较窄,既________又减小对坝基的压力。____________________
答:______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
拓展·生活中的液体压强
请观察生活中常见的液体压强现象,任选其一用 p=ρ液gh 解释:
① 潜水员下潜时为什么每下潜一段就要调节潜水服内的气压
② 为什么水库的泄洪闸门越靠近底部越难打开
③ 为什么给水塔建得越高,低层用户的水压越大
我选择第____项,我的解释:________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________
参考答案
1.D
解析：“蛟龙号”下潜时,其速度改变,但质量不变,所以惯性大小不变,A 错误。“蛟龙号”下潜时,所受重力的方向不变,始终竖直向下,B 错误。“蛟龙号”下潜过程中所处的深度越深,其受到的压强越大,而侧壁和底部的面积不变,根据 F=pS,下潜过程中侧壁和底部受到水的压力不断增大,C 错误,D 正确。
2.B
解析：由图可知,①、②、③三点在液体中的深度关系:h p ,p 、p 的大小关系无法判断,故②处液体产生的压强最大,故 B 正确。
3.B
解析：由图可知,甲容器中水的体积大于乙容器中水的体积,根据 m=ρV 可知,甲容器中水的质量大于乙容器中水的质量,容器的质量相同,根据 F=G总=m总g 可知,甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力,A 错误,B 正确。水的高度相同,即容器底部水的深度相同,根据 p=ρ水gh 可知,水对两容器底部的压强相等,C、D 错误。
4.A
解析：由图知,三容器内液体深度:hA=hB=hC,又因为 ρ盐水>ρ清水>ρ酒精,根据 p=ρgh 可知,pA>pB>pC。
5.A
解析：由于同种液体的压强随深度的增加而增大,所以将瓶子装满水,深度越大的孔,该位置液体压强越大,喷射的水的水平距离越远;深度越小的孔,该位置液体压强越小,喷射的水的水平距离越近,故 A 正确。
6.D
解析：由题图知,水龙头关闭时,c 处水的深度为 h=10 m+3 m=13 m,所以 c 处水龙头所受水的压强为 p=ρ水gh=1×10 kg/m ×10 N/kg×13 m=1.3×10 Pa。
7.大; 压力
解析：液体压强随深度的增加而增大,坝体下部宽大,是因为坝体下部所处液体的深度大,液体压强大。坝体上部较窄,通过减小坝体的重力,减小了坝体对坝基的压力,从而减小了对坝基的压力。
8.(1) 1.2×10 Pa; (2) 1.4 kg
解析：(1) 水对茶壶底的压强 p=ρ水gh=1.0×10 kg/m ×10 N/kg×0.12 m=1.2×10 Pa。
(2) 由 p=F/S 得,水对茶壶底的压力 F水=pS=1.2×10 Pa×100×10 m =12 N;由题意可知,茶壶对桌面的压力 F壶=F水/0.6=20 N;茶壶的重力 G壶=m壶g=0.6 kg×10 N/kg=6 N;因茶壶对桌面的压力等于茶壶和水的重力之和,所以水的重力 G水=F壶-G壶=20 N-6 N=14 N,则水的质量 m水=G水/g=14 N/10 N/kg=1.4 kg。
9.(1) 2×10 ; (2) 水的密度一定时,水的深度增加,水对木桶的压强增大,当水对木桶的压强超过木桶能够承受压强的上限时,木桶裂开; (3) 30:1; (4) 体积较大,不方便携带和储存(合理即可)
解析：(1) 钉帽受到的压力 F =60 N,由受力分析可知,墙壁受到的压力 F =F =60 N;则墙壁受到的压强 p=F /S=60 N/(0.3×10 m )=2×10 Pa。
(2) 由 p=ρgh 可知,液体的密度一定时,随液体的深度增加,液体压强增大,细管的长度足够长,当水的深度足够深时,水对木桶的压强超过木桶能够承受压强的上限,就会导致木桶裂开。
(3) 由题知左、右两个活塞受到的压强相等,即 pA=pB,A 端活塞受到的压力 FA=G车g=1 500 kg×10 N/kg=15 000 N,由压强公式可得 FA/SA=FB/SB,则 SA:SB=FA:FB=15 000 N:500 N=30:1。
(4) 按照题述模型制作而成的千斤顶在实际使用中,可能存在体积较大,不方便携带和储存的问题,且密封不良或使用不当时,容易发生泄漏。
课后提升·教材题1: 舞蹈演员单脚的脚尖着地时对地面的压强 p=F/S=mg/S=45 kg×9.8 N/kg / (9.5×10 m )≈4.64×10 Pa。
课后提升·教材题2: 水库大坝筑成下宽上窄的形状,从压强角度分析:液体压强随深度的增加而增大,坝体下部所处深度大,水的压强大,需要宽厚的坝体来承受,防止被水压损坏;坝体上部所处深度小,水的压强小,可以做得较窄,既节约建筑材料,又减小坝体对坝基的压力,避免大坝沉降。
拓展·生活中的液体压强: 示例(选②):水库的泄洪闸门越靠近底部,水的深度越深,由 p=ρ水gh 可知水对闸门的压强越大,因此越靠近底部的闸门越难打开。

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