人教版八年级下册9.2 液体的压强学案

这是一份人教版八年级下册9.2 液体的压强学案，共14页。学案主要包含了学习目标，学习重点，学习难点，自主预习，合作探究，提出问题，猜想和假设，设计实验等内容，欢迎下载使用。

【学习目标】
1. 经历探究液体压强的特点的实验过程，认识液体压强与液体深度和密度的关系，能准确陈述液体压强的特点。会利用液体压强的特点解释有关现象。
2. 能描述压强概念的建立过程。能熟练写出压强公式、单位，并能用压强公式进行简单计算。
3. 能说出连通器的特点，并能举出一些常见连通器的实例。
【学习重点】
液体压强的特点和液体压强的大小。
【学习难点】
应用液体压强特点和液体压强公式解决实际问题。
【自主预习】
阅读教材，完成以下问题：
1．液体压强产生原因：液体受到重力作用，对支持它的容器底部有压强；液体具有流动性，对容器侧壁有压强。
2.液体压强的特点：①液体对容器底部和侧壁有压强, 液体内部向各个方向都有压强;
②在液体内部的同一深度，向各个方向的压强都相等。
③深度越深，压强越大。
④液体内部压强的大小还跟液体的密度有关，在深度相同处，液体的密度越大，压强越大。
3.液体压强的公式：P＝ρgh。由该式可知：液体压强的大小只与液体的密度和液体的深度有关, 而与液体的体积、质量无关，与浸入液体中物体的密度无关（选填“有关”或“无关”）。
4．连通器：上端开口、下端连通的容器。
特点：连通器里的液体不流动时, 各容器中的液面总保持相平, 即各容器的液体深度总是相等。
【合作探究】
探究一、液体的压强特点
【想一想】液体对容器底有压强吗？对容器侧壁也有压强吗？液体的内部存在压强吗？
【做一做】①如图所示，把橡皮膜扎在两端开口的玻璃管的一端，通过橡皮膜的形变（凸出）程度来研究液体内部压强。橡皮膜向下凸出，表明受到了水一个向下的压强，即液体内部有向下的压强。

【做一做】②如图2所示，在装有红墨水的饮料瓶的四周侧壁上钻几个小孔，会发现水从这些小孔中喷射出来，说明液体对侧壁有压强。
图2 图3 图4

【做一做】③如图3所示，选取一柱状容器，在容器口插入胶管(或玻璃管)，分别在容器的上表面、侧面和底部钻孔。先用胶带封住这些小孔，再将水沿管注入容器中，让水面高出容器口一段高度，同时扯下胶带，观察水喷射的情况。水从底部流出，说明液体内部有向下的压强；水从容器侧壁的孔中喷出，说明液体对侧面有压强；容器上表面有水向上喷出，说明液体内部也有向上的压强。
【做一做】④将底部和侧壁套有橡皮膜的空塑料瓶竖直压入水中(图4)，观察橡皮膜的变化情况。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，表明水对塑料瓶底部和侧壁都有压强。
通过以上实验结果表明：
液体内部向各个方向都有压强。
探究二、液体压强的特点
1. 实验——探究影响液体压强的因素
【提出问题】液体压强的大小可能与哪些因素有关？
【猜想和假设】
猜想1：潜水越深，需要的装备越坚固，液体压强的大小可能与深度有关。
猜想2：水越多，重力越大，液体压强的大小是否与液体的质量有关？
猜想3：液体压强的大小是否与液体内部的方向有关？
………
【设计实验】
（1）实验器材：U形管压强计、铁架台、透明深水槽、水、盐水、刻度尺等。
实验器材及组装 U形管压强计的构造
（2）U形管压强计
①作用：测量液体内部压强的仪器。
②构造：U形玻璃管（内有红色水柱）、探头（表面扎有橡皮膜的塑料盒）、橡皮管等。
③原理： 放在液体里的探头上的橡皮膜受到液体压强的作用会发生形变，U形管左右两侧液面就会产生高度差，高度差的大小反映了橡皮膜所受的压强的大小，这运用了物理科学方法中的转换法。
（3）实验过程：
①保持U形管压强计探头在水中的深度不变，改变探头的方向，观察并记录U形管液面的高度差。
②控制液体的种类不变（水）、探头在水中的方向不变，逐渐改变探头在水中的深度，观察并记录U形管液面的高度差。
③把压强计的探头放入盐水中，控制探头的深度不变、在盐水中的方向不变，观察并记录U形管液面的高度差。
【进行实验与收集证据】
操作1：保持U形管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相等。

操作2：保持液体的种类不变（水）、探头在水中的方向不变（水平向下），逐渐增加探头在水中的深度，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（选填“＜”或“＞”）。

操作3：把压强计的探头分别放入水、酒精中，控制深度相同、探头所对某一方向不变，观察并记录U形管液面的高度差。实验现象：Δh水＞ Δh酒精（选填“＜”或“＞”）。

【分析论证】
①由操作1可得出：在液体内部的同一深度，向各个方向的压强相等。
②由操作2可得出：同种液体，液体内部的压强随深度的增加而增大。
③由操作3可得出：液体内部的压强跟液体密度有关。深度相同时，密度越大，液体内部的压强越大。
【归纳结论】
2. 液体压强的特点
①在液体内部的同一深度，向各个方向的压强都相等。
②深度越深，压强越大。
③液体内部压强的大小还跟液体的密度有关，在深度相同处，液体的密度越大，压强越大。
【交流讨论】
（1）探究中用到的方法：
①转换法：通过观察U形管两液柱的高度差来比较压强的大小。
②控制变量法：探究液体内部的压强与方向的关系；探究液体内部压强与深度的关系；探究液体内部压强与液体密度的关系。
（2）U形管压强计只能比较压强的大小，不能测量压强的大小（选填“能”或“不能”）。
（3）探究液体的压强与液体质量的关系
【演示实验】如下图所示，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，向两瓶中装入等质量的水，观察橡皮膜向外凸出的情况。
可以看到，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质量无关（选填“有关”或“无关”），与液体深度有关，深度越大，压强越大。
探究液体的压强与
液体质量的关系
3. 与液体压强有关的现象
【列举生活中的事例】
①在医院输液时，要把药液提高到一定的高度。②修建水坝时上窄下宽；③“蛟龙”号潜水器下潜深度最大为7062米。
④潜水员在不同的深度使用不同的潜水服。

【例题1】在“探究影响液体内部压强的因素”实验中，小华实验时的情形如图所示，四幅图中烧杯内的液面相平。
(1)压强计是通过U形管________来显示橡皮膜所受压强的大小的。
(2)比较图_______，可以初步得出结论：在同种液体中，液体内部的压强随深度的增加而增大。

(3)保持金属盒在水中的深度不变，改变它的方向，如图乙、丙所示，根据实验现象可以初步得出结论：_______。
(4)比较图乙和图丁，能初步得出液体内部的压强与液体的密度有关吗?
【答案】（1）液面高度差；（2）甲乙；（3）在同种液体的同一深度，液体向各个方向的压强都相等；（4）不能。
【解析】（1）压强计是通过U形管液面高度差来显示橡皮膜所受压强大小的；
（2）研究液体内部的压强与深度的关系，要控制液体的密度相同，橡皮膜方向相同，深度不同，故应比较图甲和图乙；
（3）如图乙、丙，液体种类、深度不变，金属盒方向改变，压强计液面高度差相等，说明压强计橡皮膜受到的液体压强相等，故可得出结论：
在同种液体的同一深度，液体向各个方向的压强都相等。
（4）要探究液体内部的压强与密度的关系，应控制液体的深度相同、密度不同。图乙和丁没有控制深度相等，故不能探究液体内部的压强与液体的密度有关。
探究三、液体压强的大小
1. 研究方法——“理论推导法”
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，所以计算出液柱所受的重力是解决问题的关键。
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。

2. 推导液体压强的大小
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：V=Sh
这个液柱的质量： m=ρV=ρSh
这个液柱对平面的压力：F=G=mg=ρVg=ρgSh
平面S受到的压强： p= eq \f(F,S) = eq \f(ρgSh ,S)=ρgh
因此，液面下深度为h处液体的压强为
液体的压强 p=ρgh
3.进一步理解 p=ρgh
①压强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50cm，A点的深度为30cm。

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密度和深度有关，与液体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器形状均无关。
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。
【分析】由于细管子的容积较小，几杯水灌进去，大大提高了水的深度h，所以能对水桶产生很大的压强。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。
“帕斯卡裂桶实验”说明：同种液体产生的压强取决于液体的深度，与液体的质量、重力等因素无关。
【例题2】有人说，“设想你在7 km深的蛟龙号潜水器中把一只脚伸到外面的水里，海水对你脚背压力的大小相当于1500个人所受的重力！”海水压力真有这么大吗？请通过估算加以说明。
【解析】因为是估算，海水密度取1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg，
则7 km深处海水的压强为：
p＝ρgh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×7×103 m＝7×107 Pa.
脚背的面积近似取S= 10cm×13cm= 130cm2= 1.3×10-2m2
脚背受的压力F=ps=7×107 Pa×1.3×10-2m2=9.1×105 N
一个成年人的质量约为60 kg，所受重力 G=mg=60 kg×10 N/kg=600N
假设脚背所受压力的大小相当于n个成年人所受重力 n= eq \f(9.1×105 N, 600N) =1500
探究四、连通器
1．连通器：上端开口、下端连通的容器叫做连通器。
连通器 连通器原理
2．连通器的特点：
连通器里装同种液体，当液体不流动时，连通器各部分中的液面总是相平的。
【想一想】为什么当液体静止时，连通器中的各个部分液面总是相平的。
【分析】在连通器中，设想在容器底部连通的部分有一“液片AB”；
液体不流动时：液片AB处于平衡状态，液片两侧受到压力相等：F1=F2
而F1=P1S F2=P2S 所以液片两侧受到压强相等：p1=p2
又因p1 =ρgh1 p2 =ρgh2； ρgh1 =ρgh2 所以h1=h2， 即：两管液面相平。
3.连通器的应用：
乳牛自动喂水器
茶壶
锅炉水位计

茶壶、锅炉水位计、乳牛自动喂水器等都是根据连通器的原理来工作的。
4．三峡船闸
三峡大坝横断江底，高185米，长2309.5米，是世界上最大的水力发电站，但也带来了航运方面的问题，那万吨巨轮是怎样翻过三峡大坝的呢？
讨论交流：一艘轮船由上游通过船闸往下游的过程。
甲：关闭下游阀门B，打开上游阀门A，闸室和上游水道构成了一个连通器.
乙：闸室水面上升到和上游水面相平后，打开上游闸门，船驶入闸室.
下游闸门 闸室 上游闸门

丙：关闭上游闸门C和阀门A，打开下游阀门B，闸室和下游水道构成了一个连通器.
丁：闸室水面下降到跟下游水面相平后，打开下游闸门D，船驶向下游.

三峡大坝的双线五级船闸，它全长6.4公里，船闸上下落差达113米，船舶通过船闸要翻越40层楼房的高度，规模举世无双，是世界上最大的船闸。
【例题3】三峡船闸是世界上最大的人造连通器。如图是轮船通过船闸的示意图，此时上游阀门A打开，下游阀门B关闭。下列说法正确的是（ ）

A．闸室和上游水道构成连通器， 水对阀门A两侧的压力相等
B．闸室和上游水道构成连通器，水对阀门A右侧的压力大于左侧的压力
C．闸室和下游水道构成连通器， 水对阀门B右侧的压力大于左侧的压力
D．闸室和下游水道构成连通器， 水对阀门B两侧的压力相等
【答案】A。
【解析】图中，上游阀门A打开，下游阀门B关闭，闸室和上游水道构成连通器，当水静止时，两侧水深相同，水对阀门A两侧的压力相等，故A正确，B错；
阀门B关闭，闸室和下游水道不连通，不能构成连通器，不符合题意，故C、D错。
【精讲点拨】
1. 液体压强公式P＝ρgh是经过理论推导得出的，但具有普遍意义，可以计算任意液体在某一深度的压强。当然计算液体的压强也可以用 P=F/S。
2. 计算液体对容器的压力时，一般先由公式P＝ρgh算出压强，再由公式 P=F/S，得到压力 F=PS。
3. 连通器里如果盛有两种不同液体时，液面不相平。
【归纳整理】
液体压强的大小
计算公式：P=ρgh
ρ表示密度，单位千克/米3（kg/m3）
h表示深度，单位为米（m）
P表示压强，单位为帕（Pa）
液体内部压强只跟液体密度和深度有关，与液体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器形状均无关。
①连通器：上端开口、下端连通的容器。
②连通器原理：连通器里装同种液体，当液体不流动时，
连通器各部分中的液面高度总是相平的。
③连通器的应用：船闸、茶壶、锅炉水位计、回水弯、
牲畜自动饮水器等。
连通器
液体的压强
①在液体内部的同一深度，向各个方向的压强都相等。
②深度越深，压强越大。
③液体内部压强的大小还跟液体的密度有关，
在深度相同处，液体的密度越大，压强越大。
液体压强
的特点

【课堂练习】
1．如图1所示，平静的湖中，下列哪处水的压强最大（ ）
A. a B．b C．c D．d
【答案】D.
【解析】深度h的含义：是指液体内部的点到自由液面的竖直距离，因为d点的深度最大，所以该点的压强最大。所以选D。
图1 图2
2. 如图2所示，容器中盛有水，A点处压强pA＝_____Pa，B点处压强pB＝_____Pa，水对容器底的压强 p＝_______Pa。 (g取10 N/kg)
【答案】500，1500，2000。
【解析】pA＝ρghA＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.05m＝500Pa.
pB＝ρghB＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.15m＝1500Pa.
p ＝ρghC＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.2m＝2000Pa.
3．如图3所示，一个空塑料药瓶，瓶口扎上橡皮膜，瓶口朝下竖直地浸入水中，橡皮膜受到了水向_____的压强，大小为_____Pa｡（g=10N/kg，ρ水=1×103kg/m3）｡
【答案】上；1000。
【解析】液体内部向各个方向都有压强，瓶口朝下竖直地浸入水中时，橡皮膜受到水向上的压强。
根据液体压强公式，可知此处液体压强的大小为：
p＝ρgh＝1.0×103 kg/m3×10N/kg×0.1m＝1000 Pa.
图3 图4

4. 如图4装置中，两端开口的U型管装有一定量的水，将A管稍向右倾斜，稳定后A管中的水面将 （ ）
A．高于B管中的水面 B．低于B管中的水面
C．与B管中水面相平 D．均有可能
【答案】C.
【解析】根据连通器原理可知，U型管盛入同种液体，待液体静止后各容器液面一定处于相平状态。故C正确。
5. 下列各图所示事例中没有利用连通器原理工作的是 （ ）

【答案】A.
【解析】锅炉水位计、茶壶、船闸都是连通器，抽水机是利用了大气压工作的，与连通器原理无关，故选A。
6．如图所示，放在水平桌面上的两个容器分别装有相同高度的纯水和盐水（ρ盐水＞ρ水），液体中a、b、c三点（其中b、c两点在同一水平面上）压强大小的关系是 （ ）

A. pa＞pb＞pc B．pc＞pb＞pa C. pb＞pa＞pc D．pc＞pa＞pb
【答案】B。
【解析】a、b是同种液体内的两点，因为hb＞ha，所以pb＞pa；
b、c两点深度相同，因为 ρ盐水＞ρ水，所以pc＞pb。所以选B。
7. 装有一定量水的细玻璃管斜放在水平桌面上，如图5所示，g取10 N/kg，则此时水对玻璃管底部的压强为（ ）
A．800 Pa B．8000 Pa C．1000 Pa D．10000 Pa
【答案】A.
【解析】公式p＝ρgh中的h是指被研究点与自由液面之间的竖直距离。玻璃管底部的深度为h=8cm=0.08m，压强为：p＝ρgh＝1.0×103 kg/m3×10N/kg×0.08 m＝800 Pa.
图5 图6
8. 如图6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______。
【答案】左；液体压强随深度的增加而增大。
【解析】由图知，到橡皮膜位置右侧水的深度比左侧水的深度小，橡皮膜向右凸起。
根据p=ρgh，因为水的密度相等，左侧水深度大，所以左侧水对橡皮膜的压强大，根据F=pS，因为受力面积相等，左侧水对橡皮膜的压强大，所以左侧水对橡皮膜的压力大，使得橡皮膜向右侧凸起。
9. 潜水艇深潜到104m的海底时，科学家们惊奇地发现一条长约30cm扁的深海鱼在海底游动。（海水密度取ρ=1.03×103kg/m3，g取10N/kg）
（1）求海水对这条鱼的压强。
（2）这条鱼的形状为什么是扁的？若将这条鱼拿出水面后会怎样？
【答案】（1）1.0712×106 Pa；（2）见下分析。
【解析】（1）p＝ρgh＝1.03×103 kg/m3×10 N/kg×104 m＝1.0712×106 Pa.
（2）在海水中深度越大，压强越大，因为受到的液体压强很大，所以鱼的形状是扁的．海底的压强大，与鱼体内的压强基本持平，把鱼拿出水面后，由于外界压强减小，但鱼体内压强不变，体内压强大于体外，所以鱼会胀破而死．
10. 在“探究液体的压强与哪些因素有关”实验时，使用了图（a）所示的装置，该装置叫做 ；若用手按压金属盒上的橡皮膜，U形管中液面将 （选填“相平”或“不相平”）。将金属盒分别放入盐水中的不同位置处，实验现象如图（b）、（c）和（d）所示，
这说明：同种液体内部 。若探究液体内部压强与方向的关系，则要_________。

【答案】U形管压强计；不相平；压强随深度增大而增大，保持金属盒在盐水中深度相同，改变方向.
11．如图所示，用微小压强计探究液体压强的特点(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形管中最好用____(选填“有色”或“无色“)液体。
③将探头放在图2中液体内部的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______(选填“＜”、“＝”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液体内部A、B、C、D四个位置中压强最大的是位置____。
【答案】①高度差；②有色；③深度；④＞，密度；⑤D.
【解析】①实验中，将液体内部的压强大小转换为用U形管液面的高度差来表示。
②为了使实验现象更明显，U形管中最好用有色液体。
③图2中液体内部A、B位置，是同种液体，观察到U形管两侧液面的高度差hB＞hA，表明压强是pB＞pA，这说明同种液体内部的压强随深度的增加而增大。
④将探头放在图2中液体内部等深的B、C位置，深度相同，盐水的密度大，故观察到U形管两侧液面的高度差hC＞hB，这是为了研究液体压强与液体密度的关系。
⑤由以上实验可知图2液体内部A、B、C、D四个位置中，D处深度最大，盐水的密度大，所以压强最大的是位置D。
【课后反思】本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？