科学探究液体的压强导学案

科学探究：液体的压强学习目标、重点、难点【学习目标】1.经历探究液体内部压强特点的过程；了解液体内部压强的特点；初步掌握液体内部压强公式。2.认识连通器，了解生活和生产中常见的连通器。3.知道帕斯卡原理及其应用。学习重难点：【本节重点】液体内部压强特点的认识【本节难点】液体内部压强公式的推导和使用。本节知识概览图新课导引历史上有一位法国科学家叫帕斯卡，他对液体进行过很多研究，做过很多有名的实验.有一次，他在一个封闭的桶中装满水，再把一根很细的长管子与桶的开口处连接起来，并且密封好，如右图所示，然后他站在楼上的阳台上，向细管中注水，几小杯水后，水就把水桶撑破了.你知道为什么几小杯水就能压破水桶吗？教材精华知识点1液体压强重点掌握产生原因：固体由于受到重力作用，对支撑它的物体有压强，液体也受到重力作用，对支撑它的物体——容器底也有压强，图8-19甲中凸出的橡皮膜表明液体对容器底有压强.固体有固定的形状，不能流动，液体没有固定的形状，能流动，因此对阻碍它流散开的容器壁也有压强，图8-19乙中凸出的橡皮膜表明液体对容器侧壁有压强.测量：用液体压强计来测量液体内部的压强，如图8-20所示为液体压强计.特点：液体对容器底和容器壁都有压强，液体内部向各个方向都有压强；液体的压强随深度的增加而增大；在同一深度，液体向各个方向的压强相等；不同液体的压强还与液体的密度有关，在深度相同时，密度越大，压强越大.公式：p=ρgh，其中p表示液体的压强，ρ表示液体的密度，h表示液体的深度，g是常数，为kg.公式的推导：选一个装水的玻璃容器，计算容器内水的压强.设想水中有一高度为h、截面为S的水柱，其上表面与水面相平.计算这段水柱产生的压强，就能得到水深度为h处的压强，如图8-21所示.水柱的体积为V=Sh，水的密度为ρ，水柱的质量为m=ρV.那么水柱对其底面积的压力为F=mg=ρVg=ρShg.水柱对其底面积的压强为p=探究实验【提出问题】液体压强的特点是什么？【制订计划与设计实验】（1）把液体压强计的探头放入盛水容器中同一深度，改变探头方向，观察压强大小；（2）增大探头在水中的深度，观察压强的变化；（3）换用不同液体，看看在深度相同时压强是否与密度有关.【实验器材】液体压强计、水、水槽、盐水、煤油.【实验过程】（1）如图8-23所示，把探头放进盛水容器中，看看液体内部是否存在压强，保持探头在水中的深度不变，改变探头方向，看看液体内部同一深度各方向的压强是否相等.（2）增大探头在水中的深度，看看液体内部的压强和深度有什么关系.（3）换用其他液体（例如盐水、煤油），看看在深度相同时，液体内部的压强是否与密度有关.【交流论证】（1）液体内部同一深度向不同方向的压强相等；（2）液体压强随深度的增加而增大；（3）液体压强还与液体的密度有关，在深度相同时，液体密度越大，压强越大.【实验要点解析】实验中采用控制变量法进行实验.知识点2连通器重点掌握连通器：上端开口、下部相连通的容器叫连通器.原理：连通器里如果只有一种液体，在液体不流动的情况下，连通器的液面总保持相平.应用：茶壶、锅炉水位计、乳牛自动喂水器等.（如图8-25所示）船闸的工作过程如图8-26所示.知识点3帕斯卡原理重点理解帕斯卡原理：加在密闭液体上的压强，能够大小不变地被液体向各个方向传递.这个规律被称为帕斯卡原理（如图8-28所示）.液压机的工作原理：如图8-29所示，两个活塞与同一容器的液体相接触.施加于小活塞的压强被液体传递给大活塞，大活塞便可以产生一个与其表面面积成正比的力.计算公式：.知识点4液体压强计的使用重点理解U形管压强计是研究液体内部压强的仪器，由U形玻璃管、橡皮管、金属盒、橡皮膜组成，U形管里注入水或水银.使用方法：U形管相当于连通器，两侧液面相平，将探头放入液体中，U形管两侧液面出现高度差，则高度差表示液体此处的压强.新课导引解读：因为液体压强随深度的增加而增加，水的质量虽小，但由于深度很大，所以产生的巨大压强就把水桶压破了.课堂检测1如图8-30所示，三个容器的质量、底面积和高度都相同，将它们放在水平桌面上，装满水后，比较三个容器底部所受水的压力和压强为（）A.甲容器底部所受水的压力和压强最大B.乙容器底部所受水的压力和压强其次C.丙容器底部所受水的压力和压强最小D.三个容器底部所受水的压力和压强一样大2连通器在日常生活、生产中有着广泛的应用，如图8-31所示的事例中，利用连通器原理的是（）A.甲、乙B.丙、丁C.甲、丙、丁D.甲、乙、丙、丁3将一端蒙橡皮膜的玻璃管插入水中，如图8-32所示，在逐渐下插的过程中，橡皮膜将（）A.逐渐下凸B.逐渐上凸C.保持不变D.无法判断4小明同学在一只矿泉水瓶内装入密度为ρ的某种液体，液面距瓶底高H，求在距瓶底H处液体产生的压强是多少？（计算结果用字母表示）分析深度不同于高度，深度是指最高自由液面到所求压强点的竖直距离.5图8-33中平底茶壶的质量是0.4kg，底面面积是4×10-3m2，内盛0.6kg的开水，水面高度在图中已标出，放置在面积为1m2的水平桌面中央.试求：（（1）由于水的重力而使水对茶壶底部产生的压力.（2）茶壶对桌面的压强.6如图8-34所示，柱形杯内放有一块冰，冰对杯底的压强为p冰，冰熔化成水后对杯底压强为p水，不计水的蒸发，两压强相比较，则（）A．p水＞p冰B．p水＜p冰C．p水=p冰D．无法比较7如图8-35所示，U形管两支管的横截面积不同，AB为一阀门，可将粗细两管隔开，两边注入等深的水，打开阀门粗管的水会不会流向细管？8两个完全相同的容器中，分别盛有甲、乙两种液体，将完全相同的两个小球分别放入容器中，当两球静止时，液面相平，球所处的位置如图8-36所示，甲、乙两种液体对容器底的压强大小分别为p甲＜p乙，则它们的关系是（）A.p甲＜p乙B.p甲＞p乙C.p甲=p乙D.无法确定体验中考1在“探究液体内部的压强与哪些因素有关”的实验中，甲、乙、丙三组同学分别以槽中液体为研究对象进行实验.他们在两端开口，粗细均匀的玻璃管的下端贴一个比管口稍大的塑料薄片，并将玻璃管竖直插入液体槽中，然后顺着管壁从上端开口处向管内缓缓注入，如图8-42所示，直至观察到薄片脱离管口下落.记录玻璃管的管口面积S、槽口液体密度ρ和玻璃管插入液体的深度h，测出注入管中水的质量m，运用公式p==，计算出管内产生的压强p.改变深度h，重复实验，甲组同学还选用了粗细不同的玻璃管进行实验，所有数据均记录在下表中.（薄片的重力、玻璃管的厚度忽略不计）小组槽中液体密度ρ（×103千克/米实验序号深度h(米)管口面积S(×10-4米质量管内水产生的压强p（帕）甲15203922540784358015684101601568乙55254906550980751001960丙8530588956011761051202352（1）在此实验中，经分析得出，当薄片恰好脱离管口时，薄片处管外液体的压强管内水产生的压强（选填“等于”或“小于”）.（2）各组同学分析了本组的实验数据和相关条件，其中乙组同学由实验序号初步得出：同种液体内部的压强与深度成正比.甲组同学由实验序号3，4初步判断：玻璃管的粗细与本实验研究结论的获得（选填“有关”或“无关”）.（3）三组同学互动交流，分析实验序号1，5，8的数据，发现液体内部的压强（p1，p5，p8）与密度（ρ甲，ρ乙，ρ丙）满足关系，可归纳得出初步结论：相同深度，液体内部的压强与液体密度成正比.（4）进一步综合分析表中数据，经运算归纳得出：液体内部的压强与的比值是一个定值.2如图8-43所示，一平底圆柱状杯子放在水平桌面上，杯子的底面积是60cm2.杯子装上8cm高的水后，杯子和水的总质量是0.6kg，则杯子对桌面的压力大小是N，杯子对桌面的压强是Pa；水对杯底产生的压强是Pa.（杯壁的厚度忽略不计，水的密度是×103kg/m3，3三峡船闸是世界上最大的人造连通器.图8-44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4植树节里，小傅同学用图8-45所示的水桶提了15L水给刚栽上的树苗浇水，已知桶自身质量为1kg，桶中水深h为30cm,提水时，手的受力面积为1×10-3m3.（水的密度为×103kg/m3（1）水对桶底的压强是多大？（2）提水时，人手受到的压强是多大？5如图8-46所示，金鱼吐出的气泡在水中上升的过程中，气泡受到水的压强将（填“变大”“变小”或“不变”）；气泡受到水的浮力将（填“变大”“变小”或“不变”）.学后反思附：课堂检测及体验中考答案课堂检测1答案为D.2答案为C.3答案为B.4解：该处深度：h=H-H,p=ρgh=ρgH.5解：（1）水对壶底的压强：p=ρgh=×103kg/m3×10N/kg×0.12m=×103Pa.水对壶底的压力：F=Ps=×103Pa×4×10-3（2）茶壶对桌面的压力：F′=（m壶+m水）g=(0.4kg+0.6kg)×10N/kg=10N.茶壶对桌面的压强：p′==×103Pa.6答案为B.7答案：当阀门AB打开时，水不能流动.8答案为B.体验中考1答案：（1）等于（2）5，6，7无关（3）（或p1∶p5∶p8=ρ甲∶ρ乙∶ρ