沪科版八年级物理下册 8.2 探究：液体压强与哪些因素有关（上课、复习课件）

第八章

压强第二节

探究：液体压强与哪些因素有关

为什么站在齐胸深的水中时，你会感到呼吸有些困难？为什么潜水员在不同深度的水中作业时，需要穿抗压能力不同的潜水服?为什么水坝要建造得上窄下宽?本节我们学习与这些问题相关的内容。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。结论：水对容器的底部有向下的压强.没有水时，橡皮膜平坦当倒入水时，橡皮膜向下凸出1.现象探究一、液体的压强②实验二：把橡皮膜扎在侧壁开口的玻璃管的一端，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。橡皮膜向侧壁凸出，表明水对侧壁有向外的压强。结论：水对容器侧壁有压强.没有水时，橡皮膜平坦当倒入水时，橡皮膜凸出.③实验三：如图所示，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，说明水内部也有向上的压强。结论：水内部也有向上的压强.一、液体的压强④实验四：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。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。结论：水内部向各个方向都有压强.一、液体的压强（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一、液体的压强二、实验：探究液体压强与哪些因素有关从前面实验可知，液体压强可能与液体深度有关。除此以外，是否还与液体的密度有关？你还能想出可能与哪些因素有关？下面进行实验探究。【实验目的】（1）探究液体压强与哪些因素有关。（2）学习使用U形管压强计测量液体压强。【实验器材】U形管压强计、盛水容器。U形管压强计1.实验：探究液体压强与哪些因素有关（1）作用：测量液体内部压强。（2）构造：观察图可知，液体压强计主要由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。探头橡皮膜塑料盒U形管橡皮管

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.介绍U形管压强计二、实验：探究液体压强与哪些因素有关（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。橡皮膜二、实验：探究液体压强与哪些因素有关（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。二、实验：探究液体压强与哪些因素有关【实验设计】（1）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。（2）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。（3）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。（4）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。二、实验：探究液体压强与哪些因素有关【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。水水水深度相同橡皮膜的方向向上橡皮膜的方向向前橡皮膜的方向向下ΔhΔhΔh二、实验：探究液体压强与哪些因素有关操作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＜Δh3Δh3液体相同、探头在水中的方向相同Δh2Δh1二、实验：探究液体压强与哪些因素有关操作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Δh硫酸铜Δh水二、实验：探究液体压强与哪些因素有关【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。二、实验：探究液体压强与哪些因素有关【实验结论】大量实验表明：在相同液体内部，同一深度处各个方向的压强大小相等，深度越深，压强越大；在不同液体的同一深度处，液体的密度越大，压强越大。二、实验：探究液体压强与哪些因素有关【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）压强计只能比较压强的大小，不能测量压强的大小。二、实验：探究液体压强与哪些因素有关（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。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，而与液体深度有关，深度越大，压强越大。二、实验：探究液体压强与哪些因素有关视频讲解——《探究液体内部的压强》二、实验：探究液体压强与哪些因素有关2.与液体压强有关的现象②水坝上窄下宽③“蛟龙”号潜水器下潜深度最大为7062m①输液时，要把药液提高一定高度

以上事例都包含了“液体的压强随深度的增加而增大”的道理.二、实验：探究液体压强与哪些因素有关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。浅水游泳可以裸体下潜深度达几十米，需要穿潜水服恒压潜水服工作深度可达660m二、实验：探究液体压强与哪些因素有关【例题1】如图所示是用压强计“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。B液体的深度丙、丁二、实验：探究液体压强与哪些因素有关（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。二、实验：探究液体压强与哪些因素有关hSh（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。研究方法——“理论推导法”。是物理学中一种重要的研究方法.3.推导液体压强公式二、实验：探究液体压强与哪些因素有关这个液柱体的体积：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Sh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。p=ρgh二、实验：探究液体压强与哪些因素有关（2）进一步理解p=ρgh①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。二、实验：探究液体压强与哪些因素有关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。20cm50cmAA点的深度为_____cm30深度hA深度h二、实验：探究液体压强与哪些因素有关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，有一暖壶和一大盆，都盛满水，哪个容器里水的重力大？哪个容器里的水产生的压强大？大盆里水的重力大；暖壶里的水产生的压强大。

二、实验：探究液体压强与哪些因素有关（3）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。“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、重力等无关。二、实验：探究液体压强与哪些因素有关

视频观赏——《模拟帕斯卡破桶实验》二、实验：探究液体压强与哪些因素有关【例题1】有人说，“设想你在7km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。二、实验：探究液体压强与哪些因素有关因为是估算，海水密度取1.0×103kg/m3，g取10N/kg，则7km深处海水的压强为：

p＝ρgh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×7×103m＝7×107Pa脚背的面积近似取S=10cm×13cm=130cm2=1.3×10-2m2脚背受的压力F=ps=7×107Pa×1.3×10-2m2=9.1×105N一个成年人的质量约为60kg，所受重力

G=mg=60kg×10N/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=9.1×105N/600N=1500（个）估算结果表明，在深7km的海底，水对脚背的压力确实相当于1500个人的重力。二、实验：探究液体压强与哪些因素有关三、与液体压强相关的应用实例（1）连通器概念：上端开口、底部互相连通的容器叫做连通器。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。1.连通器实验用连通器自制连通器U型管连通器（2）连通器的特点①实验探究如图所示，将两根玻璃管下端用橡皮管连在一起，管中注入适量的水，将其中一根玻璃管固定在铁架台上，手持另一根玻璃管，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。三、与液体压强相关的应用实例在连通器中加水，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。三、与液体压强相关的应用实例②连通器的特点静止在连通器内的同种液体，各部分直接与大气接触的液面总是保持在同一水平面上。由连通器特点可知，液面相平的条件：连通器中只有一种液体；液体不流动。三、与液体压强相关的应用实例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。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。AB（3）解释连通器特点三、与液体压强相关的应用实例F左F右液体静止，液片AB处于平衡状态水平方向，液片受力平衡F左=F右液片两侧压强相等，即p左=p右得出h左=h右，液片两侧液柱高度相等h右h左

ρgh左=ρgh右②连通器液面相平原理两侧液面相平三、与液体压强相关的应用实例2.连通器的应用（1）茶壶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。

三、与液体压强相关的应用实例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。（2）锅炉水位计三、与液体压强相关的应用实例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。（3）洗手间下水管三、与液体压强相关的应用实例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。（4）乳牛自动喂水器在牲畜饮水时，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。三、与液体压强相关的应用实例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。（5）水塔的供水系统三、与液体压强相关的应用实例3.船闸

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。

三、与液体压强相关的应用实例（1）船闸的基本构造上游下游闸室下游闸门A上游闸门B上游阀门B下游阀门A三、与液体压强相关的应用实例（2）船闸的工作过程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。闸室下游上游轮船驶入方向下游上游三、与液体压强相关的应用实例轮船驶入方向上游闸门B上游阀门B下游闸门A下游阀门A②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。三、与液体压强相关的应用实例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、与液体压强相关的应用实例

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。五级船闸示意图（3）三峡船闸三、与液体压强相关的应用实例【例题1】如图所示，U形管一侧盛有煤油，另一侧盛有水（ρ煤油<ρ水），阀门关闭时，液面相平，此时该装置_______（选填“是”或“不是”）连通器，当把阀门打开时，将会发现液体_________（选填“向左流动”、“不流动”或“向右流动”）。向右流动阀门关闭时，虽然两边液面相平，但其底部不连通，所以此时该装置不是连通器。当把阀门打开时，该装置构成连通器，在U形管中的水与煤油的深度相同时，由于水的密度大，所以水产生压强大于煤油产生的压强，部分水将经阀门流向右侧管内，直至两边的液体压强相等。不是三、与液体压强相关的应用实例【例题2】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_____________。连通器阀门B闸门D液体压强随深度的增加而增大三、与液体压强相关的应用实例（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。三、与液体压强相关的应用实例（1）帕斯卡定律内容：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。帕斯卡定律是许多液压系统和液压机工作的基础。4.帕斯卡定律（拓展）液压机原理示意图（2）液压机工作原理液压机的工作原理如图所示，两个活塞与同一容器的液体相接触，施加于小活塞的压强大小不变地被液体传递给大活塞，大活塞便可以产生一个与其横截面面积成正比的力。三、与液体压强相关的应用实例设小活塞的横截面积为S1，大活塞的横截面积为S2，当小活塞给液体施加向下的压力F1时，产生的压强

，根据帕斯卡定律，液体会将该压强传递给大活塞，即在大活塞上产生大小与p1相等的压强p2，产生的压力为F2，则有

。所以有，也就是说，如果大活塞面积是小活塞面积的多少倍，那么液体作用于大活塞上的力将为小活塞对液体压力的多少倍。可见，液压机的特点就是能够将较小的力通过液体“放大”。三、与液体压强相关的应用实例（3）液压千斤顶原理如图所示，人们通过机械给小活塞施加力，密闭液体将液体压强大小不变地传给大活塞，大活塞因此获得更大的力，再通过机械将物体（如小汽车）顶起。

液压千斤顶原理示意图三、与液体压强相关的应用实例①在相同液体内部，同一深度处各个方向的压强大小相等，

深度越深，压强越大；在不同液体的同一深度处，液体的密度越大，压强越大。②计算公式：p=ρgh

h表示深度：液面到某点的竖直距离。③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、底部互相连通的容器叫做连通器。②连通器特点：静止在连通器内的同种液体，各部分直接与大气接触的液面总是保持在同一水平面上。③连通器应用：茶壶、锅炉水位计、船闸等。④帕斯卡定律：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。例如液压机就是能够将较小的力通过液体“放大”。探究液体压强与哪些因素有关液体压强的特点液体压强的应用1.下列各图不属于连通器的是（）A．锅炉水位 B．U形“反水弯”C．拦河坝 D．三峡船闸A．锅炉水位计是利用连通器的原理制成的，故A不符合题意；B．下水道U形反水弯是上端开口，下部连通，故是连通器原理，故B不符合题意；C．拦河坝做成上窄下宽是因为液体压强随深度的增加而增大，故C符合题意；D．船闸的上游阀门打开时，上游和闸室构成连通器，下游阀门打开时，下游和闸室构成连通器，故D不符合题意。C故选C.2.同种液体内部的压强随________的增加而增大。如图所示，容器中盛有水，则A处的深度是_____cm，B处水产生的压强是______Pa（g取10N/kg）。液体压强与液体的密度和浸入液体的深度有关，同种液体内部，深度越深，压强越大.由图知，A处的深度是0。B处的深度h=30cm-5cm=25cm=0.25m则B处水产生的压强p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.25m=2500Pa深度025003.为探究液体压强与哪些因素有关，取一个空的透明塑料瓶，在瓶口扎上橡皮膜，将塑料瓶浸在液体中，橡皮膜向瓶内凹进得越多，表明液体的压强越大。（1）将塑料瓶竖直地浸入水中，第一次瓶口朝上（如图甲），第二次瓶口朝下（如图乙），两次塑料瓶在水里的位置相同。图乙中的橡皮膜凹进得更多，则可得到的实验结论是：同种液体中，__________，液体的压强越大；乙深度越大（2）若用体积相同的酒精（ρ酒精<ρ水）进行实验，如图丙所示，塑料瓶在酒精里的位置与图乙相同，则图_____（选填“乙”或“丙”）中的橡皮膜凹进得更多。（1）由甲、乙两图可知，虽然两次塑料瓶在水里的位置相同，但瓶口朝向不同，甲图中的瓶口所处的深度小于乙图中瓶口所处的深度，乙图中瓶口的橡皮膜凹进得更多。则可得到的实验结论是：同种液体中，深度越大，液体的压强越大。（2）用体积相同的酒精放入相同的塑料瓶中，则两液体的液面处于同一水平高度。如图丙所示，塑料瓶在酒精里的位置与图乙相同，塑料瓶的瓶口朝向也相同，即瓶口处橡皮膜在两种液体的同一深度，由液体压强与液体的密度和深度有关，当液体深度相同时，液体的密度越大，压强越大可知，橡皮膜在水中受到的压强大于在酒精中受到的压强，所以乙图中的橡皮膜凹进得更多。4．2020年我国自主研制的“海斗一号”多次下潜至万米深海，完成了声学测线、布放标志、沉积物取样、高清摄像等一系列科考任务。（g=10N/kg，海水的密度近似取ρ海水＝1.0×103kg/m3）（1）“海斗一号”下潜至离海平面10000m深处观察摄像，观察窗面积近似取400cm2，请估算观察窗在该深度所受海水的压力；（2）“海斗一号”广泛使用了新材料，新材料具有很多的优良性能，例如：抗腐蚀性强。请你再举出一例在“海斗一号”中新材料所具有的优良性能。（1）观察窗所受海水的压强为p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10000