[去科技馆学科学]水中压强的奥秘
水中压强的奥秘
水中压强的奥秘作者：崔胜玉来源：《中国科技教育》2019年第06期1648年，有一位法国物理学家表演了一个著名的实验。
他用1个密闭的装满水的桶，在桶盖上插入1根细长的管子，从楼房的阳台上向细管子里灌水，结果只用了几杯水，就把桶压裂了，桶里的水从裂缝中流了出来。
这对许多人来说是不可思议的。
这就是历史上有名的帕斯卡桶裂实验，而这位法国物理学家就是布莱士·帕斯卡（Blaise Pascal）。
幾杯水为什么能使桶破裂呢？其中的奥秘就是我们常常提到的压强。
一个容器里的液体，对容器底部（或侧壁）产生的压力远大于液体自身的重量，液体中的压强等于密度、深度和重力加速度常数之积（p=ρ gh）。
在这个实验中，由于细管子的容积较小，但深度很大，几杯水灌进去，深度一再增加，则下部的压强越来越大，其液压终于超过木桶能够承受的上限，木桶随之裂开了，是不是有点匪夷所思呢？如果您想近距离了解水中压强这个科学概念，欢迎到中国科技馆“儿童科学乐园”展厅，体验“压力喷泉”和“压水圉”2个展品，让您在互动体验中直观感受水中压强的所在。
压力喷泉展品“压力喷泉”由转动手轮、注水管道、水泵、船帆外形的容器等组成。
船帆钋形的容器上有多个高度不同但大小相同的流水孔。
观众转动手轮启动水泵，将水注入船帆外形的容器中，流水孔有水流喷出，水流喷射的距离长短不一，但也有规律可循，处于容器中间位置的流水孔喷射的水流较远，而处于容器较高或者较低位置的流水孔，水流喷射的距离相对较近。
为什么会产生这样的现象呢？答案就是水中的压强。
为了方便理解，我们简化展品效果图为示意图（如图2），将船帆外形的容器简化为1个水管，假设水管中水量一直是满的，对水流喷射的距离与液体压强之间的关系进行推导。
首先，推导水流水平初速度与压强之间的关系。
我们将流水孔所在的截面以上的水体看为一个整体，根据能量守恒原则，在忽略摩擦力损耗的前提下，管中水减少的势能将全部转化为小孔中射出水的动能，可以根据公式（1）计算出水平初速度（h为水深）。
证明液体压强存在的实验
证明液体压强存在的实验
液体压强是指液体对于容器内壁面或物体表面的压力。
液体压强的存在可以通过实验来证明。
我们可以进行一个简单的实验。
将一个塑料瓶子装满水，用手指捏住瓶口，将瓶子倒置，手指离开瓶口后，水不会立即流出，而是会停留在瓶子内。
这是因为液体压强使得水分子在瓶子内形成了一个平衡状态，水分子之间的相互作用力使得水分子不会轻易地从瓶子中流出。
我们可以进行一个更加精确的实验。
将一个U形玻璃管的一端封死，另一端接上一个注射器。
将玻璃管中注满水，然后用注射器向玻璃管中注入一定量的水，观察水面的变化。
我们会发现，随着注射器中的水量增加，玻璃管中的水面也会随之上升。
这是因为液体压强使得玻璃管中的水分子受到了来自注射器中水分子的压力，从而上升到了更高的位置。
我们可以进行一个更加复杂的实验。
将一个U形玻璃管的一端封死，另一端接上一个注射器和一个压力计。
将玻璃管中注满水，然后用注射器向玻璃管中注入一定量的水，观察压力计的读数。
我们会发现，随着注射器中的水量增加，压力计的读数也会随之增加。
这是因为液体压强使得玻璃管中的水分子受到了来自注射器中水分子的压力，从而对玻璃管内壁面产生了压力，进而对压力计产生了压力。
液体压强的存在可以通过实验来证明。
液体压强是液体分子之间相互作用力的结果，它使得液体对于容器内壁面或物体表面产生了压力。
液体压强在日常生活中有着广泛的应用，例如水压力、液压系统等。
水里压强公式
水里压强公式以水里压强公式为标题，本文将详细介绍水里压强的概念、计算公式以及相关应用。
一、水里压强的概念水里压强是指水对物体施加的压力。
当物体浸泡在水中时，水分子会在物体表面产生压力，形成一个垂直于物体表面的力。
这个力的大小与物体所在深度、液体密度、重力加速度等因素有关。
二、水里压强的计算公式根据物理学原理，水里压强可以通过以下公式计算：P = ρgh其中，P表示水里压强，ρ表示液体的密度，g表示重力加速度，h 表示物体所在的深度。
三、应用举例1. 潜水潜水员在深海中会受到巨大的水里压强，因此需要使用特殊的潜水装备来保护自己。
潜水装备可以减少水对潜水员身体的压力，保证他们在深海中能够正常呼吸和移动。
2. 水下运输在水下运输中，了解水里压强的概念和计算方法对于设计和制造水下船舶、潜艇等交通工具至关重要。
只有在考虑到水里压强的情况下，才能确保船体的结构强度和安全性。
3. 水下建筑在水下建筑领域，如海底隧道、海洋平台等，水里压强是一个必须考虑的因素。
通过计算水里压强，可以确定建筑物的结构设计和材料选择，以确保其能够承受水的压力并保持稳定。
4. 水下探测水下探测设备如声纳、潜水机器人等在水下工作时也要考虑水里压强的影响。
了解水里压强的概念和计算方法，可以帮助科研人员设计和改进水下探测设备，提高其工作效率和准确性。
四、水里压强的影响因素除了深度、液体密度和重力加速度外，水里压强还受到其他因素的影响。
例如，水的温度和盐度变化都会对水的密度产生影响，从而影响水里压强的大小。
此外，水的压缩性也会对水里压强造成一定影响。
五、水里压强的应用意义水里压强的概念和计算方法在工程学、物理学、地质学等领域有着广泛的应用。
通过研究水里压强，可以帮助我们更好地理解和应对水下环境的挑战，保证相关工程和设备的安全性和可靠性。
六、结语水里压强是水对物体施加的压力，可以通过公式P = ρgh计算。
了解水里压强的概念和计算方法有助于我们在水下环境中进行相关工作和研究。
水的压强原理
水的压强原理
水的压强原理是指当水深度增加时，水的压强也会随之增加。
这是因为水的密度相对较大，且水分子之间有很强的相互作用力，所以在水中的任何一点都会受到来自上方水分子的压力。
这种压力随着深度的增加而增加，因为上方的水分子越来越多，增加了下面的水分子所承受的压力。
按照压强的定义，压强可以表示为单位面积上的力。
在水中，单位面积上的力就是水的重量，因此压强可以表示为水的重量除以单位面积。
由于水的密度是固定的，所以当水的深度增加时，水的重量也会增加，因此水的压强也会随之增加。
水的压强原理在实际应用中有很多重要的应用。
例如，水下潜水员需要了解水的压强原理，以便在深度增加时能够合理控制自己的身体姿势，并避免受到水压的伤害。
此外，水压也是深海潜水艇和水下管道设计中需要考虑的重要参数。
总之，水的压强原理是物理学中的一个基本概念，它的理解和应用对于许多工程和科学领域都是至关重要的。
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水压强原理
水压强原理
水压强原理是指水在垂直方向上对单位面积的压力。
根据物理学原理，水的压力是由于水的质量和重力作用而产生的。
水在不同深度处的压力是不同的，深度越大，水的压力越大。
根据帕斯卡定律，液体施加的压力会均匀传递到液体中的每一个点。
所以，处于液体中的物体会受到来自所有方向的压力，这也包括水的压力。
在一个封闭容器中，液体会均匀地传递压力，使得容器内外的压力保持平衡。
根据水压强原理，如果在一个密闭的容器中增加液体的重量，液体的质量和压力都会增加。
增加液体的高度或者密度也会增加液体的压力。
例如，当把一根浸入水中的管子垂直抬高时，管子内部的液体高度增加，从而增加了水的压力。
这也是为什么水能够从地下井中自流出来的原因，因为井水的底部处于较大的深度，所以具有较高的压力，能够形成喷射。
水压强原理在许多实际应用中都有重要的作用。
例如，水泵利用水的压力将液体从低压送到高压区域，起到输送、提升的作用。
另外，水压强原理也被应用在一些船舶和潜水装置中，使得船舶和潜水员能够在水下承受更大的外部压力。
总结起来，水压强原理是指水在垂直方向上对单位面积的压力。
根据帕斯卡定律，液体的压力会均匀传递到液体中的每一个点。
水的压力与水的高度和密度相关，增加高度或者密度会增加水的压力。
水压强原理在很多实际应用中发挥重要作用，例如水泵和潜水装置。
水中压强与深度的关系
水中压强与深度的关系水是一种普遍存在于地球表面的物质，它占据了地球表面的70%以上。
在日常生活中，我们经常会接触到水，但是我们是否了解水中压强与深度的关系呢？我们来了解一下什么是水中压强。
水是由分子组成的，这些分子之间会相互作用，形成一定的压强。
水的压强与深度有着密切的关系，随着深度的增加，水的压强也会增加。
当我们站在水面上时，我们感受到的压强是1个大气压，也就是说，水面上方的空气通过自身的重力作用产生了1个大气压的压强。
随着我们向水中下潜，水的压强就会逐渐增加。
根据物理学原理，水的压强与深度成正比例关系，深度每增加10米，水的压强就会增加1个大气压。
这种关系可以通过实验得到证实。
假设我们在水中放置一个装有空气的球体，当球体下沉到一定深度时，球体内部的空气会受到水的压强作用而压缩，球体表面也会受到水的压强作用而变形。
通过测量球体内外的压强差和球体所处深度可以计算出水的压强与深度之间的关系。
除了在实验室中测量，我们在实际生活中也可以感受到水中压强的变化。
例如，当我们游泳深入水中时，我们会感到耳朵里传来一种压迫感，这是由于水的压强增加导致耳膜受到挤压的结果。
水中压强与深度的关系对于很多领域都有着重要的应用。
在潜水运动中，潜水员需要了解水中压强与深度的关系，以便合理安排潜水深度和时间，避免发生潜水病等意外。
在海洋工程中，设计师需要考虑水的压强对于水下设施的影响，以确保设施的安全性和稳定性。
水中压强与深度的关系是一个重要的物理学原理，对于我们的生活和工作都有着重要的应用。
通过深入了解这种关系，我们可以更好地理解水的特性，更好地应用水在我们的生活和工作中。
水压的原理
水压的原理水压是指水对于所受力的反作用力。
它是由于水的质量和重力所产生的压强。
在解释水压的原理之前，我们先来了解一下质量、密度、压强等相关概念。
质量是物体所包含的物质的量度，通常用符号m表示，单位是千克（kg）。
密度是物体单位体积内所包含的质量的量度，通常用符号ρ表示，单位是千克每立方米（kg/m³）。
压强是单位面积上所受力的强度，通常用符号P表示，单位是帕斯卡（Pa）。
对于液体来说，它受到的压力是由于液体的重力所产生的。
液体的重力是由于液体分子间的引力作用而产生的，它们会相互靠近，产生一个向下的合力。
这个合力就是液体受到的重力。
根据牛顿第二定律，在重力作用下，液体内部的每一层都受到相同大小的压力。
压力的计算公式为P = F/A，其中P表示压力，F表示受力，A表示受力面积。
对于液体来说，压力可以表示为P = ρgh，其中ρ表示液体的密度，g表示重力加速度，h表示液体的高度。
现在我们来解释一下水压的原理。
当一个物体浸泡在水中时，它受到的压力是由于上方液体重力的作用。
根据上面所述的压力公式，水压可以表示为P = ρgh。
从公式中可以看出，水压与液体的密度、重力加速度以及液体的高度有关。
密度越大，重力加速度越大，液体的高度越高，水压就越大。
换句话说，如果液体的密度不变，水压与重力加速度和液体的高度成正比。
另外，水压还与受力面积有关。
如果受力面积越大，相同大小的力作用在更大的面积上，压力就越小。
相反，如果受力面积越小，相同大小的力作用在更小的面积上，压力就越大。
总结起来，水压的原理是由水的密度、重力加速度和液体的高度以及受力面积决定的。
水压可以通过P = ρgh来计算，其中ρ表示液体的密度，g表示重力加速度，h表示液体的高度。
水压的应用非常广泛。
例如，水压原理被用于水坝的设计和水力发电站的建设。
通过利用水压，可以将水的动能转化为机械能、电能。
同时，水压还被应用于液压系统中，用于驱动各种工程设备，如起重机、挖掘机等。
探索液体的压强与浮力的原理
探索液体的压强与浮力的原理液体的压强与浮力原理及其探索液体是一种流动性强的物质，常常表现出一些独特的性质，其中包括液体的压强和浮力。
对于理解液体的这些性质及其原理，我们可以通过实验和探索来深入了解。
本文将探讨液体的压强与浮力的原理，并介绍一些实验方法以及液体性质的应用。
一、液体的压强原理压强是描述一个物体在单位面积上所受的力的大小。
对于液体而言，液体的压强可以通过液体的密度和深度来计算。
根据压强的定义和液体的性质，我们可以得到液体的压强公式：P = ρgh，其中P代表液体的压强，ρ代表液体的密度，g代表重力加速度，h代表液体的深度。
通过这个公式，我们可以看到压强与液体的深度正相关，即深度越大，压强越大。
这是因为液体的分子在受到重力作用时会产生垂直于液体表面的压力，而这个压力又会均匀地传递给液体内部的各个方向。
因此，液体的压强在不同深度上是相等的。
在实际应用中，我们可以利用液体的压强原理来实现一些有趣的实验。
例如，我们可以使用一个容器，将容器底部连接到一个垂直长度可调的透明管道上，然后将液体注入容器中。
通过调整液体在管道中的高度，我们可以观察到液体的压强随深度的增加而增加的现象。
这个实验可以帮助我们直观地理解液体压强的概念。
二、液体的浮力原理浮力是指液体或气体对浸没在其中的物体所产生的向上的力。
根据阿基米德原理，物体在液体中受到的浮力等于其排出的液体的重量。
浮力的大小取决于液体的密度和物体的体积。
在理解浮力原理时，我们需要了解密度和浸没物体的体积之间的关系。
如果浸没物体的密度大于液体的密度，它将下沉；如果浸没物体的密度小于液体的密度，它将浮起来。
当浸没物体的密度等于液体的密度时，它将悬停在液体中，这就是我们常说的浮力。
通过实验，我们可以更加直观地感受到浮力的作用。
例如，我们可以准备一个容器，注入一定量的水，然后将一个物体小心地放入水中观察。
我们会发现，物体在水中往往会浮起来，这是因为物体受到了水的浮力。
水的压强原理
水的压强原理
水的压强原理是指在水中，随着深度的增加，水的压力也随之增加的原理。
这是由于水的质量相对较大，因此在重力的作用下，靠近水底的水分子会受到更大的重力作用力，从而导致水的压力增加。
这一原理对于很多领域都有着重要的应用，例如水下勘探、水下建筑等。
在水下勘探方面，了解水的压强原理可以帮助探测器在水中更深的地方工作。
由于水的压力会随着深度增加而增加，因此需要设计出能够承受高压的探测器。
同时，了解水的压强原理也是设计水下建筑的重要基础。
在设计水下建筑时，需要考虑到水的压力和稳定性，确保建筑物能够承受水的压力而不受损坏。
此外，水的压强原理也对于水下运动员有着重要的影响。
在深海潜水时，运动员需要承受水的压力。
由于水的压力会随着深度增加而增加，因此需要特殊的装备来保护运动员。
运动员需要穿戴能够承受高压的装备，如潜水服和潜水面罩，以确保其安全。
总之，了解水的压强原理对于很多领域都有着重要的应用。
只有深入理解水的压强原理，才能够更好地开展水下勘探、建筑和运动等活动。
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水中压强知识点总结
水中压强知识点总结一、水中压强的概念水中的压强是指水对物体单位面积上的压力。
在水中，由于水的重力和水的分子之间的相互作用，会产生水对物体的压力。
水的压强随着水的深度增加而增加，因为水的重力会使得水分子受到更大的压力，从而对物体的压力也会增加。
二、水中压强的计算1. 水深和压强的关系水的压强与水的深度呈正比关系，即压强 P 与水深 h 成正比，可以用公式P = ρgh 来表示，其中ρ 为水的密度，g 为重力加速度，h 为水的深度。
2. 压强的计算在水中，当一个物体受到水的压力时，可以用公式 P = F/A 来计算压强，其中 F 为水对物体的压力，A 为物体的受力面积。
3. 水中压强的实际应用水中的压强是一个重要的物理学概念，它在很多方面有着重要的应用。
比如在工程中，需要考虑水对建筑物的压力，以及在水下工作时水对人体和工具的压力等。
三、水中压强的影响因素1. 水深水的压强与水的深度成正比关系，因此水的深度是影响水的压强的重要因素。
2. 水的密度水的密度也是影响水的压强的重要因素，因为水的密度越大，水分子之间的相互作用力也越大，从而产生的压力也会更大。
3. 重力加速度重力加速度是影响水的压强的另一个重要因素，因为重力加速度决定了水分子受到的重力，从而影响了水的压强。
四、水中压强的应用1. 潜水在潜水活动中，潜水员需要考虑水的压强对自己身体的影响，以及对潜水装备的影响，从而保证潜水的安全。
2. 海洋工程在海洋工程中，需要考虑海水对建筑物的压力，以及在水下工作时海水对人体和工具的压力，从而保证工程的安全性。
3. 水下设备在设计水下设备时，需要考虑水的压强对设备的影响，以及在实际使用时水的压强对设备的影响，从而保证设备的稳定性和安全性。
五、水中压强的实验1. 实验目的通过实验，观察水的压强与水深的关系，以及探究水的密度对水的压强的影响。
2. 实验材料实验需要用到的材料包括水槽、水杯、皮尺、计时器等。
3. 实验步骤（1）在水槽中倒入适量的水，将水深测量好。
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图 3 展品“压水圈”效果图
渐 变 大 膨 胀。 展 品
“压水圈”也能让
我们直观地感受到
水中压强的存在。
孩子在幼年阶
段 认 识 事 物， 容 易
被 事 物 的 外 部 的、
直观的表面现象吸
引， 随 着 年 龄 的 增 长， 逐 渐 就 会 对 事
图 4 展品“压水圈”现象示意图
物的内在的本质属性进行深入思考。2017 年教育部颁布的
追 踪 Profile
［去科技馆学科学］
CHEME FOR SCIENTIFIC
NATIONAL S 动
LITERACY
水中压强的奥秘
全
民
行
科学素质
全民科学素质行动 文 _ 崔胜玉／中国科学技术馆
科学教育专栏
1648 年，有一位法国物理学家表演了一个著名的实验。他用 1 个密闭的装满水的桶，在桶盖 上插入 1 根细长的管子，从楼房的阳台上向细管子里灌水，结果只用了几杯水，就把桶压裂了， 桶里的水从裂缝中流了出来。这对许多人来说是不可思议的。这就是历史上有名的帕斯卡桶裂实验， 而这位法国物理学家就是布莱士·帕斯卡（Blaise Pascal）。
深， 压 强 越 大。 当 有机玻璃圆桶底部
形成环状气泡后，环形气泡水平方向的压强都是相同的，
因此，环形气泡不会在水平方向上移动。但是环形气泡顶
部与底部在水中的深度不同，将会形成压强差，并且底部
的压强大于顶部压强，所以环形气泡由于水中压强的作用
会趋于向水面上浮动，不过在上浮的过程中液压逐渐变小，
环形气泡周围的压强变小，所受压力逐渐变小，气泡会逐
《义务教育小学科学课程标准》中要求孩子能从具体现象
与事物的观察、比较中，提出可探究的科学问题，在教师
引导下，能依据证据运用分析、比较、推理、概括等方法
分析结果，得出结论。2019 年 6 月 1 日新亮相的中国科技
馆“儿童科学乐园”展厅总面积达 3 900 平方米，设置 128
件展品。展品通过直观科学现象展示科学概念，向孩子们
根据公式
， 我 们 可 以 看 出， 当
时，S 取最大值。
也就是说，当流水孔处于水管的中间位置时，水流喷
射的水平距离最远。水流喷射的水平距离与水流的初速度
和下落时间相关，水中压强的存在使得高度不同的流水孔
出水的初速度不同，流水孔距地面的高度确定了下落的时
间，因此展品会出现喷水距离远近不一的现象，通过推导
几杯水为什么能使桶破裂呢？其中的奥秘就是我们常 常提到的压强。一个容器里的液体，对容器底部（或侧壁） 产生的压力远大于液体自身的重量，液体中的压强等于密 度、深度和重力加速度常数之积（p =ρgh ）。在这个实验 中，由于细管子的容积较小，但深度很大，几杯水灌进去， 深度一再增加，则下部的压强越来越大，其液压终于超过 木桶能够承受的上限，木桶随之裂开了，是不是有点匪夷 所思呢？如果您想近距离了解水中压强这个科学概念，欢 迎到中国科技馆“儿童科学乐园”展厅，体验“压力喷泉” 和“压水圈”2 个展品，让您在互动体验中直观感受水中 压强的所在。
抛出了许多可以探究的科学问题。热爱科学、喜欢科学的
小朋友，欢迎来到“儿童科学乐园”找出那些可以探究的
科学问题，一起体验科学，快乐成长吧！■
2019.06/ 中国科技教育／ 53
为了方便理解，我们简化展品效果图为示意图（如图 2），将船帆外形的容器简化为 1 个水管，假设水管中水量 一直是满的，对水流喷射的距离与液体压强之间的关系进 行推导。
（1）
首先，推导水流水平初速度与压强之间的关系。我们 将流水孔所在的截面以上的水体看为一个整体，根据能量
守恒原则，在忽略摩擦力损耗的前提下，管中水减少的势
我们也明白了“处于容器中间位置的流水孔喷射的水流较
远，而处于容器较高或者较低位置的流水孔，水流喷射的
距离相对较近”这一现象背后的科学原理，直观感受到水
中压强的存在。
压水圈
展品“压水圈”由有机玻璃圆桶、水、压杆和环形气 泡机组成。观众通过快速按下压杆，桶的底部形成环状气泡， 环状气泡在水中会不断上浮，并在上浮的过程中变得越来 越大，当到达水面时就消失在空气中。
52 \China Science & Technology Education
Profile 追 踪
图 1 展品“压力喷泉”效果图
环状气泡在水
中上浮逐渐变大的
原因也是水中压强
的 作 用。 水 体 内 部
向各个方向都有压
强， 在 同 一 深 度 向
各个方向的压强都
相 等。 水 的 深 度 越
图中射出水的动能，可以根据公式（1）
计算出水平初速度
（h 为水深）。
（2）
其次，推导水流下落的时间，我们以 B 孔为例。假设 水面距离地面的高度为 H，B 孔离水面 h（即为水深）， 所以 B 孔距离地面高度 H-h，根据公式（2），计算下落 的时间。
（3）
最后，根据公式（3）计算水平距离 S。
压力喷泉
展品“压力喷泉”由转动手轮、注水管道、水泵、船 帆外形的容器等组成。船帆外形的容器上有多个高度不同 但大小相同的流水孔。观众转动手轮启动水泵，将水注入 船帆外形的容器中，流水孔有水流喷出，水流喷射的距离 长短不一，但也有规律可循，处于容器中间位置的流水孔 喷射的水流较远，而处于容器较高或者较低位置的流水孔， 水流喷射的距离相对较近。为什么会产生这样的现象呢？ 答案就是水中的压强。