【大单元核心素养】人教版物理八年级下册9.2《液体的压强》课件+教案+大单元教学设计

第九章  压强9.2 液体的压强物理观念:通过实验探究液体压强的特点，运用液体内部压强公式进行简单计算:了解连通器的原理及其在生产生活中的应用。科学思维:类比于固体压强,了解液体压强的产生原因，通过观察,知道液体对容器底和容器壁都有压强;经历用“假想液柱”模型推导出液体压强公式的过程,培养抽象思维能力,初步了解假想模型法的研究思路,知道它是物理学的研究方法之一。科学探究:通过实验探究,知道液体内部压强规律,会使用压强计，体会物理实验是研究问题的重要方法,培养由实验数据分析概括物理规律的思维能力。科学态度与责任:通过帕斯卡裂桶实验,培养热爱科学的情感;知道船闸利用了连通器原理,体会科学、技术、社会的紧密联系。1.认识液体压强的特点，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，解释一些简单的实际问题。重点、难点重点新知导入 “蛟龙号”载人深潜器是我国首台自主设计、研制的作业型深海载人潜水器，设计最大下潜深度为7000米级，是目前世界上下潜最深的作业型载人潜水器。 新知导入潜水员潜入水中时为什么要穿潜水服潜水？ 据科学实验：在水下100多米深度，食品罐头也会被压爆，人体血管会收缩，肺部会被压缩到橘子般大小，许多鱼类都无法在那样的深度生存。新知讲解思考水对容器底是否有压强？怎样显示水对容器底的压强？液体对容器底部的压强方向向哪？把饮料瓶底剪掉，换成橡皮膜，然后倒入水现象观察到橡皮膜发生了形变说明液体对容器底部有压强液体受到重力，对容器底部有压强新知讲解思考将刚才的饮料瓶侧放，观察橡皮膜平还是不平？向哪个方向凸出？这说明什么？将饮料瓶侧放现象观察到橡皮膜发生了形变，向外凸出说明液体对容器侧壁有压强液体具有流动性，对容器侧壁有压强新知讲解思考液体内部是否有压强呢？演示将一个上、下、左、右四面都带有橡皮膜的密闭立方体容器放进盛水的玻璃杯中现象1.最上面的橡皮膜向下凹进，最下面的橡皮膜向上凹进，两边的橡皮膜分别向右、向左凹进2.最上面的橡皮膜凹进的最小，左右两面凹进程度相同，但要比上面的大些；下面的橡皮膜凹进程度最大新知讲解压强计 手按在橡皮膜上时，手给橡皮膜一个压强，使橡皮膜向里凹进，缩小了橡皮膜内密封的空气的体积，气压变大，使U形管两边的液面左低右高。作用在橡皮膜上的压强越大，U形管两边液面的高度差也越大。薄膜所受压强的大小U形管左右两侧液面高度差转换法新知讲解液体内部压强大小可能与方向、深度、液体密度有关。U形管左右两侧液面高度差反映液体压强的大小转换法（1）探究与方向的关系，应控制深度和液体密度相同，改变方向。（2）探究与深度的关系，应控制方向和液体密度相同，改变深度。（3）探究与液体密度的关系，应控制方向和深度相同，改变液体密度大小。控制变量法新知讲解在液体内部的同一深度，向各个方向的压强都相等。新知讲解2、增大探头在水中的深度，看看液体内部的压强与深度有什么关系 新知讲解液体内部压强的大小与液体的密度有关，在深度相同时，液体的密度越大，压强越大。3、换用不同的液体，看看在深度相同时，液体内部的压强是否与液体的密度有关清水浓盐水新知讲解液体压强的特点：1.在液体内部的同一深度，向各个方向的压强都相等；2.液体内部压强的大小跟液体的深度有关，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，在深度相同时，液体的密度越大，压强越大。新知讲解1、进行实验前，要检查U形管气密性，若发现漏气，需拆下重新安装。2、U形管内液面不相平，需拆下重新安装。3、进行多次实验，寻找普遍规律，避免偶然性。新知讲解现在你可以解释以下现象吗？1.潜水员下潜深度为什么会有限制？2.拦河坝截面为什么设计成上窄下宽的梯形？新知讲解 例1：如图所示，A、B、C是三个圆柱体容器，分别装有水或酒精。B和C两容器的底面积相同，且其中的液体深度也相同。比较A、B、C三个容器中液体对容器底部的压强，有pA pB、pB pC（选填“大于”“小于”或“等于”）。不好直接比较A、C两容器中液体对容器底部压强的大小，原因是 。【答案】 小于 大于 见解析【详解】[1]根据图像，A、B中装水，B的深度更大，根据p=ρgh，深度越大， 液体压强越大，则pApC。[3]而A、C中的压强不能比较，因为水的密度大于酒精的密度，但水面更低。新知讲解 要想得到液面下某处的压强，可以设想在该处有一个水平放置的“平面”。这个平面以上的液柱对平面的压力等于液柱所受的重力。该平面上方的液柱对平面的压力：设液柱的高度为 h，平面的面积为 S平面受到的压强： F = G = mg = ρVg = ρShg 理想模型新知讲解液体公式：p=ρghp——液体在任一深度的压强 （Pa)ρ——液体的密度 (kg/m3)g——常数 9.8 N/kgh——深度：液体内部某一位置到上面自由液面的竖直距离 (m)新知讲解 例2：如图甲所示，密闭的容器重为20N，底面积为100cm2，其中装有8kg的水，水的深度为15cm，平放在面积为1m2的水平台面上。桶底受到水的压力为 N；水对桶底的压强为 Pa；台面受到桶的压力为 N；台面受到桶的压强为 Pa，若把该容器倒放在该桌面上，如图乙所示，那么水对容器底的压强将 ，压力将 ，容器对桌面的压强将 ，压力将 。（均选填“变大”、“变小”或“不变”）（ρ水=1×103kg/m3，g取10N/kg）新知讲解【答案】 15 1500 100 1×104 变小 变大 变小 不变【详解】[1][2]水对桶底的压强p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.15m=1500Pa由 可得，桶底受到水的压力F=pS=1500Pa×100×10﹣4m2=15N [3]桶里水的重力G水=m水g=8kg×10N/kg=80N台面受到桶的压力为桶的重力和水的重力之和F′=G桶+G水=20N+80N=100N[4]台面受到桶的压强[5]若把该容器倒放在该桌面上，容器的底面积变大，容器中水的体积不变，所以容器中水的高度变小，根据液体压强公式p=ρgh可知水对容器底的压强将变小。[6]容器正立时，水的重力一部分作用在容器侧壁，一部分作用在容器底部，水对容器底部的压力小于水的重力，倒置后，水的重力全部作用在容器底部，同时容器底部还会承受容器侧壁给水的压力，所以水对容器底部的压力变大。[7][8]容器对桌面的压力不变，仍为桶的重力和水的重力之和，倒置后，受力面积变大，根据压强定义公式p 可知容器对桌面的压强变小。新知讲解F = pS = ρghSG液 = mg =ρV液g液体对容器底部的压力大小不一定等于液体的重力大小，只有当容器是上下粗细相同时（例如：正方体、长方体和圆柱体等柱体），二者才相等。新知讲解方法：计算固体压强和液体压强的步骤计算固体压强（如对桌面、地面等的压强）：（1）先计算固体对桌面、地面等的压力大小（2）再根据 计算出压强大小计算液体压强（如水对瓶底的压强）：（1）先根据 计算出液体对容器底的压强大小（2）再根据 计算出液体对容器底的压力新知讲解 例3：如图所示，在一个重为2N，底面积为0.01m²的容器里装重为10N的水， 容器中水的深度为0.05m，把它静止放在水平桌面上。求：（1） 容器对桌面的压力；（2） 容器对桌面的压强；（3） 水对容器底的压强；（4） 水对容器底的压力。【答案】（1）12N；（2）1200Pa；（3）500Pa；（4）5N新知讲解请同学们观察它们的共同特点。归纳连通器：上端开口、下端连通的容器新知讲解 在连通器内装入红水，平放在讲桌上，在水不流动时，各容器中液面是相平的。 用黑板擦把连通器的底座垫成倾斜的(即连通器斜放置在讲桌上)，再观察几个容器中的水面是否相平？新知讲解连通器的特点 连通器里的同种液体不流动时，各容器中的液面高度总是相同的。AF1F2h2h1 当液体不流动时，设想在U型管下部正中有一液片A，由于液片静止不动，处于平衡状态。F1 = F2p1S = p2Sp1 = p2ρgh1 = ρgh2h1 = h2新知讲解连通器的应用过路涵洞喷泉洗手盆水管茶壶的壶嘴与壶体乳牛自动喂水器 锅炉外面的水位计新知讲解三峡船闸——世界上最大的人造连通器 我国三峡工程是举世瞩目的跨世纪工程。三峡大坝上、下游的水位差最高可达113 m。巨大的落差有利于生产可观的电力，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？解决这个问题的途径就是修建船闸。 船闸由闸室和上、下游闸门以及上、下游阀门组成。图9.2-7描述了一艘轮船由上游通过船闸驶往下游的情况。新知讲解 例4：根据连通器的原理，下列情形中，当水面静止时，液面的位置符合事实的是（    ）A．U形管中的液面位置 B．茶壶倾斜时，壶身和壶嘴中的液面位置C．下水道存水弯中的液面位置 D．锅炉液位计液面的位置【答案】C【详解】连通器原理：连通器中装有同种液体，当液体静止时，液面是相平的。根据题意知道，四个容器都是连通器，都装有水，是同种液体，静止时液面是相平的正确，由图知道，只有C正确，符合题意，ABD不符合题意。故选C。课堂练习1、如图，容器放在水平地面上，容器中装有深度为10cm、质量为60g的水，已知容器的质量为30g，底面积为5cm2，容器对地面的压力为 N，水对容器底部的压力是 N。（ρ水=1×103kg/m3，g=10N/kg）【答案】 0.9 0.5【详解】[1]水和容器对水平地面的压力为F=G总=(m水+m容)g=(60×10-3kg +30×10-3kg)×10N/kg=0.9N[2]水对容器底的压强为p=ρ水gh= =1×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa水对容器底的压力为F=pS=1000Pa×5×10-4m2=0.5N课堂练习2、如图是一款名为“旋转杯”的网红杯，杯子由上端都开口的粗细两部分组成，从结构上来看杯子粗细两部分构成一个 。当用左侧管吸了一些饮料，杯子液体的液面静止后，杯子粗细两部分液面 （选填“仍能”或”不能”）相平，粗杯内饮料对杯底的压强会 （选填“变大”“变小”或“不变”）。【答案】 连通器 仍能 变小【详解】[1]由图可知杯子粗细两部分上端开口，底部连通，构成了一个连通器。[2]当用左侧细管吸饮料后，由连通器原理可知，液面静止时，液面相平。[3]吸出一些饮料后，杯内液面降低，即h变小，根据p=ρgh知，饮料对杯底的压强会变小。故选C。课堂练习3、如图质量、底面积相同的薄壁容器甲、乙、丙放在水平桌面上，甲为圆柱形，乙、丙为圆台形，分别装有A、B、C三种质量和深度均相同的液体，下列说法正确的是（    ）A．液体的密度ρA>ρB>ρCB．液体对容器底部的压强pB>pA>pCC．液体对容器底部的压力FBFA >FC，故C错误；D．容器对桌面的压力等于总重力，总重力相等，所以和F乙=F甲=F丙，故D错误。故选B。课堂练习4、如图所示的是法国科学家帕斯卡在1648年做的一个实验。他用一个封闭的木桶，往桶内装满水，上面插一根很细的管子。他从楼房的阳台向管中灌水时，只灌了几杯水，桶就被撑破了。桶底面积为1200cm2，桶自重20N，管中装满水时水的总体积为20L。根据图中所标出的数据，如果管中装满水：（g取10N/kg）（1）水对桶底产生的压强多大？（2）水对桶底产生的压力多大？（3）若桶与地面接触的面积是200cm2，则桶对水平地面的压强多大？【答案】（1） ；（2） ；（3）课堂练习5、如图所示，在“研究影响液体内部压强”的实验中。（1）从结构来看，甲图的压强计 （选填“是”或“不是”）连通器。压强计是通过观察U形管的两端液面的 来显示橡皮膜所受压强大小；（2）比较图甲和图乙，可以初步得出结论：在同种液体中，液体内部压强随液体 的增加而增大；（3）如果我们要讨论液体内部压强是否与液体密度有关，应选择 两幅图进行比较；并且小组同学认为两烧杯中液面必须相平，你 （选填“赞同”或“不赞同”）此观点；课堂练习（4）为了使每次实验U形管两侧液面的高度差更明显，应该 （填字母）；A．使用内径更细的U形管    B．使用内径更粗的U形管C．在U形管内注入密度更大的液体D．在U形管内注入密度更小的液体（5）已知乙图中U形管左侧液柱高为4cm，右侧液柱高为10cm，则U形管底部受到的液体的压强为 Pa；（U形管中夜体密度为1.0×103kg/m3，g=10N/kg）（6）若丙图中U形管左右两侧液面的高度差为11cm，则金属盒上像皮膜没入盐水中的深度是 cm。（U形管中夜体密度为1.0×103kg/m3，盐水的密度为1.1×103kg/m3）课堂练习【答案】 不是 高度差 深度 乙和丙 不赞同 D 1000 10【详解】（1）[1]图甲的压强计不是两端开口，下端连通的容器，因其一端是封闭的，不是连通器。[2]压强计所受压强不同，U形管两端液面高度差不同，所以可通过观察U形管两端液面高度差来显示橡皮膜所受压强大小。（2）[3]图甲和乙中，压强计的橡皮膜置于水中的不同深度，U形管两端液面高度差不同，且乙中深度较大，U形管中液面高度差较大，所以：在同种液体中，液体内部压强随液体深度的增大而增大。（3）[4]要探究液体内部压强与液体密度的关系，应让压强计的橡皮膜置于不同密度液体的同一深度中，所以应选择图乙和丙进行比较。[5]探究液体内部压强与液体密度关系，需要控制相同的是液体的深度，深度相同，但液体液面不一定相平。所以不赞同此观点（4）[6]当压强计橡皮膜所受压强一定时，则U形管两端液面的压强差也相同，据 ，使用内径更细或更粗的U形管，不能改变液面高度差，注入密度更大的液体时，则高度差更小，注入的密度更小的液体时，则高度差更大，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。（5）[7]U形管底部受到的压强等于右侧液体柱产生的压强，所以（6）[8]U形管两侧液面高度差为11cm=0.11m，U形管中液面产生的压强橡皮膜没入盐水中的深度板书设计1.液体内部压强的特点:(1) 液体内部向各个方向都有压强。(2) 在同一深度,液体内部向各个方向的压强都相等。(3) 液体的压强随深度的增加而增大。(4) 在相同深度,液体的压强随密度的增大而增大。2.计算公式:p=ρgh3.连通器(1)定义:上端开口、下端连通的容器。(2)特点:装相同的液体,当液体不流动时,连通器各部分中的液面高度总是相同的。(3)应用:船闸、锅炉水位计。谢 谢 观 看！