八年级下册（2024）第2节 液体的压强优质教学课件ppt

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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?
第2节 液体的压强
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. 能熟练写出液体压强公式，并能进行简单计算。3. 能说出连通器的特点，并能举出一些常见连通器的实例。
1. 液体压强的特点2. 液体压强的大小3. 连通器4. 课堂总结5. 练习与应用6. 提升训练
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。
1. 液体内部向各个方向都有压强
结论：水对容器底部有向下的压强。
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，液体能从矿泉水瓶侧壁的孔喷出，说明：水对容器侧壁有压强。
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压强。
①液体受到重力，对容器底部有压力，所以会产生压强；②液体具有流动性，所以对容器侧壁有压强。
（2）探究结论：液体内部向各个方向都有压强。
（3）液体产生压强的原因
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深度有关。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更大，由此想到液体压强的大小可能与液体的密度有关。
【实验器材】U形管压强计、盛水容器、硫酸铜溶液等。
（1）作用：测量液体内部压强。（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。
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压强的大小，液面的高度差越大，压强越大。这运用了科学方法中的转换法。
（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形管两侧液面的高度差是否发生变化，如果变化，说明不漏气；如果不变，说明漏气，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相平的，若不相平，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过大，以免使部分有色液体从管中流出，如果流出了，要把连接用的橡皮管取下重新连接。
【实验设计】我们采用控制变量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形管两管液面高度差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深度相同、液体密度相同，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方向相同、液体密度相同，増加深度。（3）探究液体压强与液体密度的关系控制探头深度和方向均相同，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相等。
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
探头在水中的方向相同
操作3：把压强计的探头分别放入水、硫酸铜溶液中，控制深度相同、探头所对某一方向相同，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
【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。
【实验结论】 大量实验表明：
【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）压强计：U形管只能比较压强的大小，不能测量压强的大小。
（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，向两瓶中装入等质量的水，观察橡皮膜向外凸出的情况。【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。
视频讲解——《探究液体内部的压强》
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。
④潜水员在不同的深度使用不同的潜水服
液体压强随深度的增加而增大，故深海潜水服比浅海潜水要更耐压，更厚重些。
⑤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。
【例题1】图是用压强计“研究液体内部的压强”的实验装置。（1）使用压强计前，发现U形管左右两侧的水面有一定高度差，如图甲，其调节的方法是____（选填“A”或“B”），使U形管左右两侧的水面相平；A．将右侧支管中高出的水倒出 B．取下软管重新安装（2）比较图中的乙和丙图，可以得到：液体的压强与____________有关。比较图中_______两图，可以得液体的压强与液体密度有关。
（1）进行调节时，只需要将软管取下，再重新安装，这样的话，U形管中两管上方的气体压强就是相等的（都等于大气压），当橡皮膜没有受到压强时，U形管中的液面就是相平的，故A不符合题意，B符合题意。故选B。（2）比较图乙和图丙两图知，液体的密度相同，深度不同，U形管液面的高度差不同，压强不同，故可以得到：液体的压强与液体的深度有关。要探究液体的压强与液体密度的关系，需要控制液体的深度相同，改变液体的密度，图丙、丁符合题意。
用“理论推导法”推导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。
研究方法——“理论推导法”。是物理学中一种重要的研究方法.
1. 推导液体压强计算公式
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=F/S = ρgSh/S=ρgh因此，液面下深度为h处液体的压强为
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。
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/kgp 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。
A点的深度为_____cm
（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。
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，大大提高了水的深度，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。
视频观赏——《模拟帕斯卡破桶实验》
【例题2】一个鱼缸用隔板隔开两半，分别装入体积相等的淡水和海水（ρ淡水=1g/cm3，ρ海水=1.1g/cm3），两边水面相平，则（ 　）A．a、b点的压强相等B．装入水的质量相等C．装入海水的质量较小D．a点的压强较大
AD．由于海水和淡水水面相平，并且到缸底的距离相等，则a、b两点距液面的深度h相同，由于海水的密度大于淡水的密度，根据公式p=ρgh可知，a点压强大于b点压强，故A不符合题意，D符合题意；BC．由题意可知，所装海水和淡水的体积相等，根据公式m=ρV，可知装入海水的质量更大，故BC不符合题意；故选D。
【例题3】有人说，设想你在万米深的“奋斗者”号全海载人潜水器中把一只脚伸到外面的水里，海水对你脚背的压力相当于2000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。
因为是估算，海水密度取1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg，脚背宽度取8~10 cm，脚背长度取12~15cm，则脚背面积为96~150 cm2，近似取S=120cm2= 1.2×10-2m2万米深处海水的压强为： p=ρgh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×104 m=108 Pa 脚背受的压力F=ps=108 Pa×1.2×10-2m2=1.2×106 N一个成年人的质量约为60 kg，所受的重力 G=mg=60 kg×10 N/kg=600N 假设脚背所受压力的大小相当于n个成年人所受的重力，则 n=1.2×106 N/600N=2000（个）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2000个人所受的重力。
（1）连通器概念：上端开口、下端连通的容器叫作连通器。注意连通器的特征：底部互相连通；容器上端都开口；与形状无关。
（2）连通器的特点①实验探究 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。
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，两筒中水面总是相平。
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相同的。注意液面相平的条件：连通器中只有一种液体；液体不流动。
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压力。
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
得出h左=h右，液片两侧液柱高度相等
②连通器液面相平原理
各容器中液面的高度相同
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.
茶壶的结构是上端开口，下部连通，构成一个连通器，因此是利用连通器特点工作的。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相平可知，当壶内盛满水，从水面茶嘴位置就可以倒出来了。
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，两个容器构成一个连通器，当将两者连通后，水位必定在同一高度上，所以水位表上显示的水位高度是锅筒的实际水位。
U形管存水弯头是一个连通器，正常使用时应充满水，阻碍下水道内的臭味从下水管进入洗手间内，如图所示。
储水槽与饮水槽构成连通器，水位不相平时水就能流动，使水槽内始终有水，如图所示。
在牲畜饮水时，饮水槽里面的水位下降，储水槽里的浮球随之下降。通过杠杆使阀门向上升起，使水从水管中流出，补充进水槽中。
当水槽里水面升高时，浮球也随之升高，通过杠杆带动阀门下降，关闭阀门，使水停止流入水槽。
水塔和自来水管道构成连通器，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相平，水便从水龙头处流出。
想一想三峡大坝横断江底，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？
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。
①当轮船从下游驶向上游时，阀门A打开，闸室与下游构成一连通器，闸室里的水位下降，最后与下游水面相平。此时闸门A打开，船只驶入闸室。
②船只驶入闸室后，下游A阀门、A闸门关闭。上游阀门B打开，此时闸室与上游构成一连通器，闸室里水位升高，最后与上游水面相平。此时上游闸门B打开，轮船就可以直接驶向上游了。
③轮船由上游通过船闸驶往下游的情况请看视频。
动画演示——《船闸工作原理》
　　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4】下列各图不属于连通器的是（　　）
A．排水管的U形反水弯两侧水面与空气相通，中间底部相连通，是连通器；B．锅炉水位计，上端和锅炉炉身的上端都是开口的，底部是连通的，是连通器； D．茶壶的壶身与壶嘴都与大气连通，并且壶身和壶嘴底部相连通，是连通器。故ABD不符合题意；C．探究液体压强的实验装置上端开口，但底部不连通，不是连通器，故C符合题意。
【例题5】三峡大坝是我国的宏伟工程。（1）船闸是利用 ___________的原理工作的。如图1是轮船开往下游时进入闸室后，欲到下游时的示意图，下一步应先打开 ______，再打开 ______。（选填“阀门A”、“阀门B”、“闸门C”或“闸门D”）（2）如图2所示，大坝设计成了上窄下宽的形状，原因是 _____________。
液体压强随深度的增加而增大
（1）船闸底部连通，左右两侧上端开口，是利用连通器原理工作的。如图轮船从上游进入闸室后，欲去往下游时，应先打开阀门B，使闸室内的水通过阀门流出，让闸室与下游的水面保持相平，再打开闸门D，让轮船驶入下游河道。（2）三峡大坝设计成上窄下宽的形状，原因是：液体压强随着深度的增加而增大，底部河坝受到的压强大，宽厚的河坝能够承受较大的压强。
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. 一个空的药瓶，瓶口扎上橡皮膜，竖直地浸没在水中，一次瓶口朝上，另一次瓶口朝下，这两次药瓶在水里的位置相同。为什么每次橡皮膜都向内凹?哪一次凹进得更多?为什么?
因为液体内部向各个方向都有压强，液体压强随深度的增加而增大，所以每次橡皮膜都向内凹，而且第二次凹进的更多。
2. 如图所示，容器中间用隔板分成左右两部分，隔板下部用薄橡皮膜封闭一个圆孔，橡皮膜两侧压强不同时橡皮膜的形状发生改变。它可以用来做“探究液体压强是否跟深度、液体密度有关”的实验。
（1）若要检验“在同种液体中液体压强与深度有关”，应该怎样实验?说出实验步骤和会看到的现象。（2）若要检验“在深度相同时液体压强与液体密度有关”，应该怎样实验?说出实验步骤和会看到的现象。
（1）在上面图示容器中的两侧倒入不同深度的相同液体，观察橡皮膜向哪边凸出即可，由于液体的密度相同，据液体内部压强的特点可知，在液体密度相同时，液体的深度越大，压强越大，所以看到的现象是：橡皮膜会向深度小的一侧突出。（2）在上面图示容器中的两侧倒入相同高度的不同液体，观察橡皮膜向哪边凸出即可，由于液体的密度不同，据液体内部压强的特点可知，在同一深度，密度大的压强大，所以看到的现象是：橡皮膜会向密度小的一侧突出。
3. 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。
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＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×175m＝1.75×106 Pa.
4. 图中的两个容器盛有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，由于两个容器中所盛的液体密度相同，右边的容器中液体的深度大，所以右边容器底受到的压强大。
这种地漏的结构是一个“扣碗”倒扣在存水杯上，存水杯与下水管连接。当存水杯中的水满后，由连通器原理可知，水就会从下水管流出，而下水管中的异味则不能通过地漏进入室内，从而达到密封的效果。
5. 某卫生间的地漏结构的剖面图如图所示，请你分析地漏存水杯是如何防止异味的。
如图所示，取一段两端开口、注有适量水的透明塑料软管。当管中液体不流动时，让A点位于左方液面处，让B点位于右方液面处，这样A、B两点就处于同一水平高度，使大画框的下边与AB重合即可，这是利用了连通器原理。
6. 要在墙上挂一个大画框，怎样保证下边框水平?某同学用水和一根透明塑料管就解决了这个问题。请你说说应该怎样操作。
1. 如图，装有水的塑料袋底部发生了形变，这是因为水受到_____力的作用，从而对塑料袋底部产生压强；若用手挤压袋子的侧壁，放手后塑料袋恢复原状，这是因为液体具有_______性，所以对塑料袋侧壁也产生了压强：在水中不同位置的A、B两点，受到水的压强较大的是点_____处。
将在塑料袋里的水，因为受到重力的作用，从而对支撑自己的塑料袋产生压力与压强。由于水具有流动性，在外力的作用下容易改变形状；同时还能对各个方向产生压力与压强。在密度相同时，深度越大，液体产生的压强越大，因为A点的深度大，故A点水的压强大。
2. 如图所示，U形管一侧盛有煤油，另一侧盛有水（ρ煤油