科学探究液体的压强

第二节 科学探究：液体的压强

第2课时

一、温故知新

1．液体压强的特点？ （答案：特点：（1）同种液体，深度越大，压强越大；（2）同一深度的不同液体，密度越大，压强越大；（3）同种液体的同一深度，朝各个方向的压强相等） 2．液体压强的计算公式为______________ （答案：gh p ρ=）

二、名师解读点拨

知识点1：液体压强的应用

如图所示，上端开口、下端连通的容器叫______________．

（答案：连通器）

当我们向连通器中倒水时可以看到，注入水后，水不流动时，尽管三个容器的粗细、形状各不相同，各个容器中的水面总是相平的．因此，连通器的特点是静止在连通器内的同一种液体，各部分直接与大气接触的液面______________

（答案：总是相平的）

【注意】该原理中液面相平的条件是：一是液体是静止的，二是连通器中所装的应是同一种液体。

你可能要问：为什么连通器中的水面能保持相平？这一现象我们可以用液体压强的知识来解释

【点拨】如图所示，在容器底部取一小液片AB ，我们可以将它看作是一个薄塑料片．当液体不流动时，液片AB 处于静止状态，因此液片两侧受到的压强相等，即F 左＝F 右，而液片自身的面积就是左右两侧的受力面积，相等，所以液片两侧受到的压强相等，即p 左＝p 右，又因为p ＝ρgh ，ρ是同一种液体的密度，所以两管液面相等，即h 左＝h 右，即AB 两侧与两液面的距离相等，所以两管液面相平．

生活中常见的连通器有哪些呢？

【点拨】我们家中日常用的茶水壶，其壶体和壶嘴形成连通器，如图中甲所示．图中乙是锅炉水位计的原理．因为锅炉本身是不透明的，所以人们无法看到锅炉中水的多少，如果将锅炉与水面的水位计形成底部相连通的连通器，根据连通器的特点，通过水位计就可以知道锅炉中水的高度了．

图中丙是水塔的工作原理图，水塔中贮满水，水塔与自来水管组成连通器，由于水塔处的位置高于每个自来水龙头，因此水龙头中的水受到液体压强作用，打开水龙头时，水就会在水压的作用下流出来．

【想一想】你知道吗，为什么茶壶的壶嘴和壶身做的一样高？

【拓展】船闸是连通器的更好应用．船闸共有两道闸门：上游闸门和下游闸门，如图所示．上游闸门开通时，闸室和上游水道构成连通器，待闸室和上游水道水面相平后，船可由上游驶入闸室，关闭上游闸门，打开下游闸门，闸室和下游水道形成连通器，船可由闸室驶入下游水道．

船闸的修建是为了解决上游和下游水位落差太大而给航运带来的不便．通过船闸，船只可以顺利降到下游．

知识点2：液体压强的传递

帕斯卡原理是指___________________________________________________________ （答案：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，这个规律就称为帕斯卡原理）

利用帕斯卡的原理可以制成液压机，你知道它是如何工作的吗？

【点拨】液压机的工作原理

在小活塞上加一个较小的力F1，就能在小活塞上产生一个较大的压强。根据帕斯卡原理可知：液体能够把压强大小不变地向各个方向传递，所以大活塞上也得到了这个大小相同的压强。由于大活塞的面积很大，所以在大活塞上能产生一个很大的力，这就是液压机的工作原理。

三、拓展整合创新

类型之一：液体压强的应用

【例1】(2003·安徽)今年3月下旬，香港淘大花园爆发“SARS'’，经香港卫生署及世界卫生组织的调查，发现引起淘大花园“SARS”病毒大面积传播的原因之一是：当地一些家庭很少使用地漏排泄地面上的污水，从而造成与卫生问地漏相连的U形存水弯头内没有存满足够的水，有的甚至是干的，因此不能正常发挥作用．请你从物理学的角度对上述事件的原因作出简要分析．

【答案】U形存水弯头一个连通器，正常使用时应充满水，这样就可以把地漏与下水道的空气隔开．若U形存水弯头内没有存满足够的水，甚至是干的，就使得住户卫生间的地漏与室外下水道相通．淘大花园就是这种情况，以至造成带有SARS病毒的空气或小水滴在进入下水道后，通过U形弯头进入其他住户的卫生间，从而造成SARS病毒大面积传播

【例2】(2001·南京)一只可口可乐瓶，其侧壁有a、b两个小孔并用塞子塞住，瓶内盛有一定质量的酒精，如图所示，把可口可乐瓶放入水中，当瓶内、外液面相平时，拔出a、b两个小孔上的塞子，则( )

A．a、b两个小孔均有水流人

B．a、b两个小孔均有酒精流出

C．酒精从a小孔流出，水从b小孔流入

D．水从a小孔流入，酒精从b小孔流出

【解析】由p=ρhg，h一定，ρ水>ρ酒精，则p水>p酒精

【答案】A

【变式题】粗细均匀但横截面积不同的U形玻璃管如图所示，管底的中间有一个密封性好又可移动的滑片K，当两边管内分别装适量的酒精和水时，滑片恰好静止。由此可知，边管中是酒精，两管中液面的高度差h2是左管液柱高h1的。

【解析】本题中的U 形玻璃管为连通器，但里面装的是不同种液体，故静止时两边的液面不在同一高度。运用二力平衡的知识，滑片K 处于静止状态，因此滑片K 受平衡力，又因为滑片K 对于两边液体的受力面积相同，故滑片K 左右两边受到液体压强相等，即

p 左＝p 右

所以ρ左gh 左＝ρ右gh 右……………①

因为h 左小于h 右，所以ρ左大于ρ右，即左边管中是水，右边管中是酒精

将水和酒精的密度代入①中，解得h 左＝54h 右，即h 2是h 1的4

1。 【答案】右

4

1

类型之二：液体压强的传递 【例3】（05年北京海淀区）被封闭的液体有一个重要特点，即加在被封闭液体上的压强能被液体大小不变地向各个方向传递。这个规律被称为帕斯卡原理。帕斯卡原理是液压机的工作基础。

（1）如图所示是液压机的工作原理图，小活塞和大活塞的面积分别为S 1和S 2，当用力F 1向下压小活塞时，小活塞下方液体受到的外加压强为

1

1

S F ，此时大活塞受到液体的压强为多大?大活塞受到液体的压力F 2为多大?

（2）在不增加作用在小活塞上的力的前提下，如何实现使大活塞一端举起更重物体的目的?(至少答出两种具体的方法)

【解析】根据题目所给的帕斯卡原理，可知大、小活塞上所受的压强是相等的，利用21p p =进行求解。 【答案】（1）根据题意得，大活塞上的压强等于小活塞的压强

即：1

1

2S F p =

，

所以，大活塞受到的压力21

1

222S S F S p F ?=

?= （2）减小小活塞的面积S 1，或者增大大活塞的面积S 2，或者增大两活塞的面积比值

1

2

S S

四、当堂检测反馈

1．厨房、卫生间里的脏水，通过下水管流到阴沟，我们却闻不到沟里的臭味。这种下水管的示意图是( )

【答案】C

2．下列日用器具中利用连通器原理工作的是( )

A ．洗手池的排水管

B ．钢笔吸水 C.洒水壶 D.液体压强计 【答案】AC

3．如图，容器AB 内盛有水，水面相平，两容器间用一斜管相连．K 是开关，当K 打开后,则( )

A ．水将由A 流向

B B ．水将由B 流向A

C ．水不流动

D ．无法确定 【解析】当K 打开后，AB 构成连通器，根据连通器的工作原理，可知两边压强相等，因此斜管中的水不流动。 【答案】C

4．为什么容易形成喷泉的地方往往是盆地?

【答案】可以用连通器的原理来解释．喷泉两侧的水位高，与喷泉出口构成了连通器．根据连通器液面相平的原理，喷泉口地势低，水位低于周围水位，所以水从出口喷出，形成喷泉

5．如下图所示是一个大型养殖厂给牲畜自动喂水的喂水器的示意图，饮水槽里的水总保持一定的水位，这是什么道理?

【答案】水槽里的水与水箱是连通的，构成连通器。水静止时，液面总是相平的；如果水槽中的水被喝少了，水面就下降，进水口就被打开放水；当水位升到牲畜能喝到水的位置，浮球带动木塞把进水口堵住。

五、课后延伸阅读

海底的压强

海底的压强是惊人的，有一位海洋科学家曾做过这样一个实验：把三根大小不同的玻璃管的两端都用白蜡封死，再用麻布包紧，然后把玻璃管放入开口的铜管里，水可以从铜管口进去。接着他把铜管沉到5 000 m的深海里。当他把铜管吊上来倒出麻布包一看，不禁惊呆了：麻布里的玻璃不见了，只剩下一堆雪花似的玻璃粉!原来，5000 m深处的海水压强，把玻璃全压成粉末了。

海水里有着惊人压强，深度每增加10 m，海水压强就要增加105Pa。例如104m深处的压强就约为108Pa。如果有人带着手枪潜到那儿扣动手枪扳机，那么子弹将打不出去。水下104m 并不是海洋最深处，海洋最深处的地方是太平洋的马利亚纳海沟，最大深度是11 515 m。

专门的海洋考查说明，在海洋中这样深的地方还有鱼和一些其他生物生存着。这些鱼的身体结构已适应了在高压条件下生活，它们的躯体可以经受百万帕的压强；显然，这些鱼的身体内部也存在着同样大小的压强。

——摘自《中央电教馆》网站