10.2液体的压强
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10.2液体的压强
一
基础知识精讲
教材通过实验对比法得到了液体内部压强与深度、液体密度的关系,指出液体内部某点<
br>向各方向都有压强,验证和推导了液体内部压强公式.
(1)液体压强是因为液体有重力而产生的.
(2)液体对容器底和侧壁都有压强,液体内部
向各个方向都有压强.液体的压强随深度增
加而增大,在同一深度,液体向各个方向的压强相等;不同液
体的压强还跟密度有关.
(3)公式P=ρ
液
gh 注意,深度h是指液体自由面到
计算处的竖直距离.液体压强只跟液
体密度和深度有关,跟液体重力、体积等无关.
二 重点难点解析
1.公式p=ρgh,这是计算液体内部压强的一般公式,其中h为自由液
面到液体内部某
处的竖直深度,而不是某处到容器底部的高度.
2.在计算液体压力、压强时
,通常先算压强,后算压力.不能把容器内装的液体的重力
当作压力,因为由于各种容器是不同形式的,
只有当容器是正方形、长方形、圆柱形等柱形
时,容器中液体对容器底部产生的压力才等于液体的重力.
3.利用公式解题时,一定要统一单位,即ρ用kgm
3
作单位,g的单位
是Nkg,h用m
作单位,防止单位不统一造成的计算失误.
例1.一密闭的圆台形容器装有
1kg水,如下图所示,若把它倒置,则水对容器底面的
作用将( )
A.压强减小,压力增大 B.压强减小,压力减小
C.压强增加,压力增大 D.压强增加,压力减小
解
析:(1)压强变化容器倒置后,水的容积不变,但底面积变小,水的深度增加,由P=
ρ
水<
br>gh可知,压强增大.
(2)压力变化:倒置后,深度增加,而底面积变小,在F=PS中P增
大,S减小,无法判
断F的变化.容易证明,倒置前容器底受到压力F>G,而倒置后F<G,所以是压
力减小.
答案:D
例2.如下图所示,容器中盛有同种液体,液体在A、B、C
三点产生的压强从大到小的
正确顺序是_______________.
解析:
液体在其内部产生的压强的大小跟液体的密度、深度(或液柱高度)有关.要研究
的三个点都在同种液体
中,所以不必考滤液体密度的问题,只比较这三点在液体中的深度就
可以.“深度”和“高度”不同:第
一是测量起点不同,深度起点是液面,高度起点是被研
究点;第二是测量方向
不同,深度是从液面沿竖直方向向下到研究点的距离,高度是从研究
点竖直方向向上到液面的距离.深度
和高度有一个共同的标准——液面.
答:B、A、C
例3.把质量200g的水
放入下端封闭、竖直放置的足够长的玻璃管中,已知玻璃管的截
面积是2cm.水对玻璃管底部的压强是
多大?
解析:已知水的质量(可以算出重力)和玻璃管底受压力的面积,用压强公式p=
压强. 已知:m=200g,S=2cm
2
,ρ
水
=1.0×10
3<
br>kgm
3
,
求P
解:p=
F
S
mgS
0.2kg9.8Nkg
210
4
2
F
S计算
==
m
2
=9.8×10Pa
3
答:水对玻璃管底部的压强是9.8×10
3
Pa
其他解法:由
密度知识可以计算出200克水的体积,根据玻璃管的截面积可以计算出
200克水放入玻璃管后水柱的
高度,最后利用液体的压强公式可以计算出水柱产生的压强.
简解:m=ρV=ρSh
h=
m
S
(m=ρV=ρSh)
m
水
S
p=ρ
液
gh=ρ
水
g=
mg
S
=9.8×10
3
Pa
F
S
点评:在任何有关压强的问题中,压强公式p=都是可以用的.利用压强公式直接计
算是本题
的最简便解法,在计算中一定要注意单位,代入物理量的单位要保证正确无误.200
克水对玻璃管底部
的压力很小,但是由于水柱高(压力作用的面积小)而造成玻璃管底部受到
的压强比较大(每m
2
9.8×10
3
N,大约相当于在1m
2
的面积上放一个质量1T
的物体).第二种解
法并没有一步一步地把数据计算出来,而是利用代数方法解题.在计算题中用代数运
算比用
数字运算简单明了,检查时也容易发现错误之处.因此在解决问题时提倡用符号运算,尽量
减少数字运算的次数.
三 难题巧解点拨
例1.一容器中装有重10N的水,
容器底面积为50cm
2
,水的深度为30cm,求容器底部受
到的压力、压强.
分析:该题应先求容器底部受到水的压强,后求容器底部受到的压力.
解:(1)容器中液体的深度为
h=30cm=0.3m,
p=ρ
水
gh=1×10kgm×9.8Nkg×0.3m=2940Pa;
(2)容器底部的面积为
S=50cm=5×10m,
容器底部受到水的压力
F=p·S=2940Pa×5×10
-3
m
2
=14.7N. <
br>题后语:从求出容器底部的压力数据来看,压力显然和液体的重力不相等,且前者大于
后者,可以
判断这是一只不规则形的容器,其底部的面积较大.假苦不按照液体压强压力的
2-32
33<
br>
规律去解,而是先将液体的重力当作压力,再用重力去除以容器底面积,就会得
到与上述答
案完全不同的结果.这是在以后解题中要注意避免的.
例2.如下图所
示,甲、乙两支完全相同的玻璃管,分别装有酒精和水,两容器底部受
到的压强相等,求在两容器内某一
深处且距容器底部等高的A、B两点受到的压强哪个大?
分析:比较A、B两点的压强大小
,需要知道酒精和水的密度,酒精面到A点的深度及
水面到B点的深度.该题中并没有给出这两个深度,
但给出了两容器底部客观存在受到的压
强相等的条件.因此可以通过A、B两点到容器底部的压强小△p
A
和△p
B
的关系来求.
解:设A点距容器底部的深度为h
A
,B点距离容器底部的深度为h
B
,h
A
=h
B
.
A点处酒精的压强
p
A
=p
甲底
-△p
A
=p
甲底
-ρ
酒
g△h
A
,
p
B
=p
乙底
-△p
B
=p
乙底
-ρ
水g△h
B
,
因为ρ
酒
<ρ
水
,所以ρ
酒
△h
A
<ρ
因为p
甲底
=p
乙底
,所
以p
甲底
-ρ
p
A
>p
B
酒
水
g△h
B
,
水
g△h
A
>p
乙底
-ρg△h
B
, <
br>题后语:该题中不能用常规的思路去思考问题,应利用逆向思维去分析,充分利用两容
器底部压强
相等和A、B两点距容器底部等高的条件加以推导,若用液面到A、B两点的深度
作比较,在无直接数据
的条件不能用p=ρgh的公式去解,因酒精和水的密度不同,所以在
掌握计算公式的基础上也应掌握一
定的分析解题技巧.
四 课本难题解答
用一块塑料片挡住两端开口的玻璃筒下端
,竖直地插入水中,塑料片为什么不下沉?向
玻璃筒内缓慢倒水,注意观察筒内水面多高时塑料片下沉,
并且说明原因.
答:由于塑料片受到水对它的向上压强作用,使它不会下沉.当向筒内倒入
的水面和筒
外的水面一样高时,塑料片受到的筒内水的向下压强和筒外水的向上压强相等,由于它的自<
br>重而下沉.
【命题趋势分析】
液体压力、压强、质量、密度等相关物理量的计算和不同形状的容器的压力压强的比较.
【典型热点考题】
例1.游泳池中水深3米,在离池底1米处,水
产生的压强是_______________帕.
错解导析:许多学生在做此题时,所填答案为9.
8×10Pa或2.94×10Pa.产生这两种
错误结果的原因在于对液体压强公式p=ρ·g·h中
h的物理意义认识不清,分别用h=1米
和h=3米代入公式中进行计算.
思路导引:在应用
液体的压强公式p=ρ·g·h=1.0×10
3
=kgm
3
×9.8Nkg
×2m=1.96×
10Pa.所以正确答案应填1.96×10Pa.
44
34
能力概括:在应用公式p=ρ·g·h讨论液体的压强时,首先要
正确理解公式中每个物
理量的物理意义,ρ是液体的密度,h是液体的深度,g是常数.有些题中所给容
器形状较复
杂,如上右图所示,要求讨A、B、C三处水产生的压强,A处就是液面,则h
A<
br>=0,h
C
>h
B
>h
A
,
根据p
C
>p
B
>p
A
,.公式p=ρ·g·h也说明了液体的压强只与液
体的密度和液体的深度有关,
与其它因素无关.
例2.如下图所示,三个形状体积
都不相同的容器分别装有盐水、水和酒精.三个容器内
液体的高度相等,三个容器底部所受压强分别为p
A
、p
B
、p
C
,则( )
A.p
A
>p
B
>p
C
B.p
A
=p
B
=p
C
C.p
A
<p
B
<p
C
D.无法判定.
答:选A.
∵h
A
=h
b
=h
C
,而ρ
A
>ρ
B
>ρ
C
,由p=ρgh知ρA
gh
A
>
B
gh
B
>ρ
C
gh
C
,∴p
A
>p
B
>p
C
.
【同步达纲练习】
一、填空
1.将水和煤油分别倒入两个完全相同的量筒里,
要使它们对筒底的压强相等,则倒入的
水和煤油的质量之比m
水
∶m
煤
=_______________,深度之比h
水
∶h
煤
=______
_________.(ρ
33
煤
=0.8×10kgm)
2.
如下图所示的容器内装有水,已知h
1
=30cm,h
2
=10cm,容器内
的底面积为0.5m,则A
点处水产生的压强是_______________帕,B点处水产生的压
强是_______________帕,水对
容器底的压力是_______________牛.
2
3.人在河中游泳时,越沉入水的深处,越感到胸闷,这是因为_______________. <
br>4.底面积相同的量杯和量筒,分别放入质量相同的水,则_______________底部所受的<
br>压强大,_______________底部所受的压力大,若在完全相同的两只量筒内倒入相同体积的
水和盐水,则_______________的那只量筒底部受到的压强小.
5
.如下图所示容器中装的是水,则a点所受水的压强为_______________,b点所受水
的
压强为_______________.
二、选择题
1.如下图所
示,粗细均匀并相同的两只试管,装入质量相同的不同液体,液体对试管底
的压强大小关系应该是(
)
A.p
甲
=p
乙
B.p
甲
>p
乙
C.p
甲
<p
乙
D.条件不足,无法判断.
2.下列说法中不正确的是( )
A.在同一深度,液体密度越大的压强越大
B.在同一种液体内部深度越大时,压强越大
C.由于液体有重力才产生了压强,所以向下的压强一定大于向上的压强
D.在同一深度液体向各个方向的压强都相等.
3.把盛有不满液体的试管由竖直逐步倾斜的过程中,液体对试管底的压强将( )
A.变大 B.不变 C.变小 D.先变大后变小
4.三个
完全相同的圆柱形容器,放在水平桌面上,内装水、煤油、盐水.若三容器对桌
面压强相等,则容器内液
面最高的是( )
A.水 B.煤油 C.盐水
D.一样高
5.在下图所示的三个底面积相同的容器中,分别装入质量相等的水,则容器底
部受到水
的压强( )
A.甲最大 B.乙最大 C.丙最大
D.一样大
三、计算题
1.一个平底薄壁圆柱形容器置于水平桌面上,已知容器
的底面积为0.1m,容器重5N,
当容器内盛的水深为0.4m,求:(1)水对容器底部产生的压强
有多大?(2)桌面受到的压力有
多大?(g=10Nkg)
2.油罐
里装着4.8m深的柴油,在罐壁上距罐底0.3m处有一个小孔,小孔面积为0.5cm,
如用手堵住
小孔不让柴油流出,至少要用多大的力?(ρ
柴油
=0.85×10
3
kgm
3
)
【素质优化训练】
1.杯子中装有120g水
,水深10cm,当杯子底面积为10cm时杯子底受到压强为
_____________,杯子底受
到的压力为_______________(g取10Nkg).
2.有一个底面积是2
00cm
2
,高10cm的柱形容器,顶部有一个面积是40cm
2
的小孔,
孔上
装有一根倾斜管子,如下图所示,从顶小孔灌水至顶部以上h
1
=20cm处,则
水对容器顶面的
压强为_______________,压力为_______________.
2
2
2
3.将一边长为5cm的正方体木块放入盛有水
的规则容器内后,水对容器底部的压强增加
了245Pa,已知容器的底面积是30cm
2,木块的密度是多大?
【生活实际运用】
一楼房底楼的自来水龙
头上装有一压强计,压强计读数是4.9×10
5
Pa,问自来水塔中水
面距离地面的
高度为多少?(设水龙头距地面高为1m)比底楼高10m的4楼水龙头旁的压强计
读数为多大?
参考答案
【同步达纲练习】
323
一、1.5∶4 5∶4 2.2.94×10 9.8×10
1.47×10N 3.深度增加 压强增大 4.
量筒 量筒 水 5.0Pa
1960Pa
二、1.D 2.C 3.C 4.B 5.C
三、1.3920Pa 405N 2.1.9N
【素质优化训练】
33
1.100Pa 1N 2.1960Pa 31.36N
3.0.6×10kgm
【生活实际运用】
水面距地面51m,压强计读数为3.92×10Pa
5