今天我们就来探讨液体压强的问题,重点用工具来探究液体压强的特点,及液体压强的计算中常见的不同形状容器底受到压力、压强的问题。你可以现在就拿出手机,打开吃掉物理APP,找到八年级下>压强>液体压强来跟我一起探索~
液体压强的特点液体内部是否存在压强?
(1)利用上下两端和侧壁有开口,并扎有橡皮膜的玻璃筒进行实验,向玻璃筒里倒入液体,观察现象
可以看出倒入液体后底部和侧壁的橡皮膜都向外突出,可以说明液体对容器底和容器壁都有压强。
(2)利用压强计进行实验,把压强计的探头放入液体中,转动探头,观察现象
发现橡皮膜在各个方向都能引起U型管液面出现高度差,说明液体内部也有压强
归纳总结:(1)液体对容器底有压强(2)液体对容器侧壁有压强(3)液体内部也有压强
影响液体内部压强大小的因素
利用压强计进行实验探究
(1)控制深度、液体密度相同,改变压强计探头的方向,观察U型管液面高度差的变化
通过实验发现U型管液面高度差没有变化,即液体内部压强相同,说明液体内部压强与方向无关,液体内部向各个方向都有压强,在液体同一深度,液体向各个方向的压强都相等
(2)控制液体密度、探头方向相同,增加深度观察U型管液面高度差变化
观察到U型管液面高度差逐渐变大,压强的变大是由深度的增加造成的,因此可以得出结论液体内部压强随深度的增加而增大
(3)控制深度、探头的方向相同,改变液体的密度
通过对比实验,发现当液体改为盐水时,U型管液面高度差变大,压强的变大是由液体密度的变大造成的(可以利用工具再尝试其他密度液体),因此在同一深度,液体内部压强与液体的密度有关,液体密度越大,压强越大
归纳总结:
(1)在液体内部各个方向都有压强,在同一深度各个方向压强相等
(2)液体的压强随深度的增加而增大
(3)液体的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
液体压强的计算液体内部压强计算公式:
下面我们来讨论一类常见的问题——不同形状的容器底受到的压力、压强及对支撑面的压力、压强的比较
(1)有三个高度都为h的容器ABC,其中A为上下等宽的圆柱容器,B为上下不等宽的圆台状容器,C为B倒置之后的状态,分别向容器中倒入等量的液体(250ml),计算三个容器底受到的压强
可以看出由于三个容器形状不同,当装入等量液体之后页面高度h不同,hB>hA>hC,由公式p=ρgh计算压强,得出pB>pA>pC
(2)还是上面ABC三个容器,这次分别重新装满液体,比较压强
由于三个容器高度相同,所以装满水后hA=hB=hC=h,由公式p=ρgh计算,此时三个容器底收到的压强相同。
由此可以看出在计算比较不同形状容器底受到的压强时,当液体相同时,只与液体深度有关,跟容器底面积、重力等无关
看完压强,我们再想一想容器底受到的压力是否与压强一样呢?
液体对容器底的压力F=pS=ρghS,而hS的含义是以容器底为底面积,深度为h的柱体体积,即V柱=Sh,所以F=pS=ρghS=ρgV柱=m柱g=G液,G液的含义是以V柱为体积的那部分液体的重力,若容器为柱体,则V柱=Sh,F=G液;若容器为非柱体,则F≠G液。具体情况总结如下表:
现在你知道为什么水坝都会建成上窄下宽的形状了吗?是由于随着深度的增大,液体的压强也会随之增大,水坝下方需要承受更大的压力,所以要宽一些才可以。另外像潜水艇需要采用极厚的抗压材料也是相同的原因啦~
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