关于液体压强的一些特点

1关于液体压强的一些特点固体由于受到重力而使它的支持面受到压强。液体也受到重力，同样会产生压强。但由于液体没有一定的形状，又具有流动性，所以液体由于重力而产生的压强与固体产生的压强并不完全相同，具有其自己的特点。实验证明液体的压强具有以下的规律：（1）液体内部向各个方向都有压强；（2）同种液体，液体的压强随着深度的增加而增大；（3）在同种液体的同一深度，液体向各个方向的压强相等；（4）液体的压强还跟液体的密度有关，同一深度，液体的密度越大，液体的压强越大。经过科学的推导，液体内部的压强公式是：P液＝ρ液gh根据液体内部的压强公式：液体的压强只跟液体的密度、深度有关，而与液体的体积、质量等都没有关系。根据这个结论，一根细长的水柱对地面的压强，可以大大超过一大盆水对盆底的压强。这似乎是难以令人相信的。法国科学家帕斯卡为了回答当时人们的这个疑问，在1648年曾经表演了一个著名的实验如图1。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。结果只用了几杯水，就产生了很大的压强，竟把木桶压裂了，桶里的水从裂缝中流了出来。帕斯卡的实验不但生动的表明了液体压强公式的正确，而且又一次地告诉人们，直觉并不一定是可靠的，只有进行科学研究，才能够很好地认识自然规律。例1在装满水的杯子中放一个木块。木块浮在水面，则水对杯底的压强_______（选填“增大”“不变”或“减小”），若在装满水的杯中放盐，并搅拌，则水对杯底的压强________。分析液体的压强只跟深度和密度有关系，在装满水的杯子中放一个木块。水溢出杯子，杯子中水的密度、深度都不变，所以，水对杯底的压强不变；在装满水的杯中放盐并搅拌后，杯子中的水变成盐水，密度变大、而盐水的深度不变，所以，盐水对杯底的压强增大。正确的答案为：不变；增大。例2如图2所示：相同的玻璃试管A、B中装了同种液体后高度相同，则液体对试管底的压强（）ApA＞pB。BpA＝pB。CpA＜pB。D都有可能。分析液体的压强只跟深度和密度有关系，题目中液体的密度、深度都相同，所以，液体对试管底的压强相等。正确的答案为：B。例3如图3所示：玻璃试管中装了一定的液体后如A，现将试管倾斜后如B，液体未溢出。则液体对试管底的压强（）图1AB图22ApA＞pB。BpA＝pB。CpA＜pB。D无法判断。分析试管倾斜后，液体的密度不变，但液体的高度降低，即试管底部的深度减小。所以液体对试管底的压强减小。正确的答案为：A。例4如图4所示：相同的玻璃试管A、B中装了质量相等的不同液体后高度相同，则液体对试管底的压强（）ApA＞pB。BpA＝pB。CpA＜pB。D液体密度未知，无法判断。分析题目中确实只给了深度相等的条件而没有给出液体密度的大小，所以很容易就选了D。但因为是相同的玻璃试管，且液面高度相同，所以A管中液体的体积小于B管中液体的体积，而两管中液体的质量相等，所以，A管中液体的密度大于B管中液体的密度，A管中液体的压强也大于B管中液体的压强。正确的答案为：A。如上所述帕斯卡表演的实验中。几杯水就产生了很大的压强，竟把木桶压裂了。可见，木桶受到的压力也远远大于几杯水的重力。因此，液体对容器底的压力不一定等于液体本身的重力。如图5所示：不同形状的容器中都装了一定的液体。根据液体内部的压强公式是，液体对容器底的压强：P液＝ρ液gh；而液体对容器底的压力：F液＝p液S＝ρ液ghS。式中ρ液为液体的密度，h为液体的高度，S为容器的底面积。ρ液ghS的意义为图中虚线框内液体的重力。所以，对于如图（a）形状的容器，液体对容器底的压力小于液体本身的重力（F＜G）；对于如图（b）形状的容器，液体对容器底的压力等于液体本身的重力（F＝G）；对于如图（c）形状的容器，液体对容器底的压力大于液体本身的重力（F＞G）。这些规律，需要我们在学习中加以注意。例5如图6所示：不同形状的容器（a）、（b）中，装了质量相等的不同液体后，液体对容器底的压力Fa_____Fb。（选填“大于”、“等于”或“小于”）分析题目中容器（a）、（b）装的是不同的液体，密度大小不同，但不知哪个容器中的液体密度大，而且容器中的液体不一定装满，所以根本无法比较容器（a）、（b）中液体对试管底的压强。容器（a）、（b）AB图3AB图4（a）(b)(c)图5（a）(b)图63的底面积也不一定相等，所以也无法用F液＝p液S比较液体对容器底的压力。但是，只要根据容器（a）、（b）中的形状，不管液体的密度如何，液体是否装满，容器（a）中液体对容器底的压力始终小于液体的重力；容器（b）中液体对容器底的压力始终等于液体的重力。由于液体的质量相等，重力也相等，所以液体对容器（a）、（b）底的压力Fa小于Fb。正确答案为：小于。例6重5牛的薄壁杯子底面积为100厘米2，内盛12牛的水，水深15厘米。放在水平桌面上。求：（1）水对杯底的压力、压强；（2）杯子对桌面的压力、压强。分析在一般情况下，液体对容器底部的压力并不等于液体的重力。（除非是柱形容器）所以本题（1）中，应该先根据液体的密度和深度用液体压强的公式P液＝ρ液gh算出压强，然后再根据F液＝p液S算出水对杯底的压力。解（1）P液＝ρ液gh＝103千克/米3×9.8牛/千克×0.15米＝1470帕；F液＝p液S＝1470帕×100×10-4米2＝14.7牛；（2）F杯＝G杯＝17牛；p杯＝F杯S杯＝17牛100×10-4米2＝1.7×103帕。例7如图7所示：量筒中装了80毫升的某种液体，液体质量为88克，高度为20厘米。求：液体对量筒底部的压力、压强。分析根据液体的质量和体积算出液体的密度；根据液体的密度及底部的深度用液体的压强公式算出液体对量筒底部的压强。根据液体的体积和高度算出液体的底面积；再用公式F＝pS算出液体对量筒底部的压力。本题还有一种解法：由于量筒是柱形容器，液体对容器底部的压力等于液体的重力。所以算出液体的重力就是液体对量筒底部的压力。根据液体的体积和高度算出液体的底面积；再用压强公式p＝FS算出液体对量筒底部的压强。解方法一：ρ液＝m液V液＝０.088千克80×10-6米3＝1.1×103千克/米3；P液＝ρ液gh＝1.1×103千克/米3×9.8牛/千克×0.2米＝2156帕。S＝Vh＝80×10-6米30.2米＝4×10-4米2；F液＝p液S＝2156帕×4×10-4米2＝0.8624牛。方法二：F液＝G液＝m液g＝80×10-3千克×9.8牛/千克＝0.8624牛。S＝Vh＝80×10-6米30.2米＝4×10-4米2；ml100908070605040302010图74p液＝F液S＝0.8624牛4×10-4米2＝2156帕。以上特别提出的关于液体压强的两个特点，希望同学们在学习中能够应用。练习1．大小不同的潜水艇潜在海中同一深度行驶，它们受到海水的压强是______的，（选填“相等”或“不相等”），受到海水的压力是__________的。练习2．如图8所示：装有水的杯子中浮着一块木块。当把木块从水中拿出并搁在杯子上面后。则水对杯底的压强_________；（选填“变小”、“不变”或“变大”）杯子对桌面的压强_________。练习3．如图9所示：A、B、C三个相同的容器中分别装有硫酸、柴油、汽油，（ρ硫酸＞ρ柴油＞ρ汽油）已知容器底部受到的压强相等，可以判断A、B、C三个容器中所装的液体分别是（）A．硫酸、柴油、汽油B．柴油、硫酸、汽油C．汽油、柴油、硫酸D．条件不足，无法判断练习4．如图10所示：容器中装有18牛重的某种液体，则液体对容器底的压力可能为（）A15牛B18牛C20牛D以上都有可能练习5．如图11所示的密闭容器装有一定的液体，若将容器倒置，则下列说法中正确的是（）A液体对容器底的压强一定减小，压力一定增大B液体对容器底的压强可能减小，压力一定增大C液体对容器底的压强一定减小，压力可能增大D液体对容器底的压强可能减小，压力可能增大参考答案：练习1．相等，不相等。练习2．变小，不变。练习3．B。练习4．C。练习5．B。（考虑液体装满和没装满两种情况）李惠利中学施琨图11图10图8ABC图9