科學(xué)探究液體的壓強(qiáng)導(dǎo)學(xué)案

科學(xué)探究：液體的壓強(qiáng)學(xué)習(xí)目標(biāo)、重點(diǎn)、難點(diǎn)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.經(jīng)歷探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)特點(diǎn)的過程；了解液體內(nèi)部壓強(qiáng)的特點(diǎn)；初步掌握液體內(nèi)部壓強(qiáng)公式。2.認(rèn)識連通器，了解生活和生產(chǎn)中常見的連通器。3.知道帕斯卡原理及其應(yīng)用。學(xué)習(xí)重難點(diǎn)：【本節(jié)重點(diǎn)】液體內(nèi)部壓強(qiáng)特點(diǎn)的認(rèn)識【本節(jié)難點(diǎn)】液體內(nèi)部壓強(qiáng)公式的推導(dǎo)和使用。本節(jié)知識概覽圖新課導(dǎo)引歷史上有一位法國科學(xué)家叫帕斯卡，他對液體進(jìn)行過很多研究，做過很多有名的實(shí)驗(yàn).有一次，他在一個(gè)封閉的桶中裝滿水，再把一根很細(xì)的長管子與桶的開口處連接起來，并且密封好，如右圖所示，然后他站在樓上的陽臺上，向細(xì)管中注水，幾小杯水后，水就把水桶撐破了.你知道為什么幾小杯水就能壓破水桶嗎？教材精華知識點(diǎn)1液體壓強(qiáng)重點(diǎn)掌握產(chǎn)生原因：固體由于受到重力作用，對支撐它的物體有壓強(qiáng)，液體也受到重力作用，對支撐它的物體——容器底也有壓強(qiáng)，圖8-19甲中凸出的橡皮膜表明液體對容器底有壓強(qiáng).固體有固定的形狀，不能流動(dòng)，液體沒有固定的形狀，能流動(dòng)，因此對阻礙它流散開的容器壁也有壓強(qiáng)，圖8-19乙中凸出的橡皮膜表明液體對容器側(cè)壁有壓強(qiáng).測量：用液體壓強(qiáng)計(jì)來測量液體內(nèi)部的壓強(qiáng)，如圖8-20所示為液體壓強(qiáng)計(jì).特點(diǎn)：液體對容器底和容器壁都有壓強(qiáng)，液體內(nèi)部向各個(gè)方向都有壓強(qiáng)；液體的壓強(qiáng)隨深度的增加而增大；在同一深度，液體向各個(gè)方向的壓強(qiáng)相等；不同液體的壓強(qiáng)還與液體的密度有關(guān)，在深度相同時(shí)，密度越大，壓強(qiáng)越大.公式：p=ρgh，其中p表示液體的壓強(qiáng)，ρ表示液體的密度，h表示液體的深度，g是常數(shù)，為kg.公式的推導(dǎo)：選一個(gè)裝水的玻璃容器，計(jì)算容器內(nèi)水的壓強(qiáng).設(shè)想水中有一高度為h、截面為S的水柱，其上表面與水面相平.計(jì)算這段水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)，就能得到水深度為h處的壓強(qiáng)，如圖8-21所示.水柱的體積為V=Sh，水的密度為ρ，水柱的質(zhì)量為m=ρV.那么水柱對其底面積的壓力為F=mg=ρVg=ρShg.水柱對其底面積的壓強(qiáng)為p=探究實(shí)驗(yàn)【提出問題】液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)是什么？【制訂計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】（1）把液體壓強(qiáng)計(jì)的探頭放入盛水容器中同一深度，改變探頭方向，觀察壓強(qiáng)大??；（2）增大探頭在水中的深度，觀察壓強(qiáng)的變化；（3）換用不同液體，看看在深度相同時(shí)壓強(qiáng)是否與密度有關(guān).【實(shí)驗(yàn)器材】液體壓強(qiáng)計(jì)、水、水槽、鹽水、煤油.【實(shí)驗(yàn)過程】（1）如圖8-23所示，把探頭放進(jìn)盛水容器中，看看液體內(nèi)部是否存在壓強(qiáng)，保持探頭在水中的深度不變，改變探頭方向，看看液體內(nèi)部同一深度各方向的壓強(qiáng)是否相等.（2）增大探頭在水中的深度，看看液體內(nèi)部的壓強(qiáng)和深度有什么關(guān)系.（3）換用其他液體（例如鹽水、煤油），看看在深度相同時(shí)，液體內(nèi)部的壓強(qiáng)是否與密度有關(guān).【交流論證】（1）液體內(nèi)部同一深度向不同方向的壓強(qiáng)相等；（2）液體壓強(qiáng)隨深度的增加而增大；（3）液體壓強(qiáng)還與液體的密度有關(guān)，在深度相同時(shí)，液體密度越大，壓強(qiáng)越大.【實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)解析】實(shí)驗(yàn)中采用控制變量法進(jìn)行實(shí)驗(yàn).知識點(diǎn)2連通器重點(diǎn)掌握連通器：上端開口、下部相連通的容器叫連通器.原理：連通器里如果只有一種液體，在液體不流動(dòng)的情況下，連通器的液面總保持相平.應(yīng)用：茶壺、鍋爐水位計(jì)、乳牛自動(dòng)喂水器等.（如圖8-25所示）船閘的工作過程如圖8-26所示.知識點(diǎn)3帕斯卡原理重點(diǎn)理解帕斯卡原理：加在密閉液體上的壓強(qiáng)，能夠大小不變地被液體向各個(gè)方向傳遞.這個(gè)規(guī)律被稱為帕斯卡原理（如圖8-28所示）.液壓機(jī)的工作原理：如圖8-29所示，兩個(gè)活塞與同一容器的液體相接觸.施加于小活塞的壓強(qiáng)被液體傳遞給大活塞，大活塞便可以產(chǎn)生一個(gè)與其表面面積成正比的力.計(jì)算公式：.知識點(diǎn)4液體壓強(qiáng)計(jì)的使用重點(diǎn)理解U形管壓強(qiáng)計(jì)是研究液體內(nèi)部壓強(qiáng)的儀器，由U形玻璃管、橡皮管、金屬盒、橡皮膜組成，U形管里注入水或水銀.使用方法：U形管相當(dāng)于連通器，兩側(cè)液面相平，將探頭放入液體中，U形管兩側(cè)液面出現(xiàn)高度差，則高度差表示液體此處的壓強(qiáng).新課導(dǎo)引解讀：因?yàn)橐后w壓強(qiáng)隨深度的增加而增加，水的質(zhì)量雖小，但由于深度很大，所以產(chǎn)生的巨大壓強(qiáng)就把水桶壓破了.課堂檢測1如圖8-30所示，三個(gè)容器的質(zhì)量、底面積和高度都相同，將它們放在水平桌面上，裝滿水后，比較三個(gè)容器底部所受水的壓力和壓強(qiáng)為（）A.甲容器底部所受水的壓力和壓強(qiáng)最大B.乙容器底部所受水的壓力和壓強(qiáng)其次C.丙容器底部所受水的壓力和壓強(qiáng)最小D.三個(gè)容器底部所受水的壓力和壓強(qiáng)一樣大2連通器在日常生活、生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用，如圖8-31所示的事例中，利用連通器原理的是（）A.甲、乙B.丙、丁C.甲、丙、丁D.甲、乙、丙、丁3將一端蒙橡皮膜的玻璃管插入水中，如圖8-32所示，在逐漸下插的過程中，橡皮膜將（）A.逐漸下凸B.逐漸上凸C.保持不變D.無法判斷4小明同學(xué)在一只礦泉水瓶內(nèi)裝入密度為ρ的某種液體，液面距瓶底高H，求在距瓶底H處液體產(chǎn)生的壓強(qiáng)是多少？（計(jì)算結(jié)果用字母表示）分析深度不同于高度，深度是指最高自由液面到所求壓強(qiáng)點(diǎn)的豎直距離.5圖8-33中平底茶壺的質(zhì)量是0.4kg，底面面積是4×10-3m2，內(nèi)盛0.6kg的開水，水面高度在圖中已標(biāo)出，放置在面積為1m2的水平桌面中央.試求：（（1）由于水的重力而使水對茶壺底部產(chǎn)生的壓力.（2）茶壺對桌面的壓強(qiáng).6如圖8-34所示，柱形杯內(nèi)放有一塊冰，冰對杯底的壓強(qiáng)為p冰，冰熔化成水后對杯底壓強(qiáng)為p水，不計(jì)水的蒸發(fā)，兩壓強(qiáng)相比較，則（）A．p水＞p冰B．p水＜p冰C．p水=p冰D．無法比較7如圖8-35所示，U形管兩支管的橫截面積不同，AB為一閥門，可將粗細(xì)兩管隔開，兩邊注入等深的水，打開閥門粗管的水會(huì)不會(huì)流向細(xì)管？8兩個(gè)完全相同的容器中，分別盛有甲、乙兩種液體，將完全相同的兩個(gè)小球分別放入容器中，當(dāng)兩球靜止時(shí)，液面相平，球所處的位置如圖8-36所示，甲、乙兩種液體對容器底的壓強(qiáng)大小分別為p甲＜p乙，則它們的關(guān)系是（）A.p甲＜p乙B.p甲＞p乙C.p甲=p乙D.無法確定體驗(yàn)中考1在“探究液體內(nèi)部的壓強(qiáng)與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，甲、乙、丙三組同學(xué)分別以槽中液體為研究對象進(jìn)行實(shí)驗(yàn).他們在兩端開口，粗細(xì)均勻的玻璃管的下端貼一個(gè)比管口稍大的塑料薄片，并將玻璃管豎直插入液體槽中，然后順著管壁從上端開口處向管內(nèi)緩緩注入，如圖8-42所示，直至觀察到薄片脫離管口下落.記錄玻璃管的管口面積S、槽口液體密度ρ和玻璃管插入液體的深度h，測出注入管中水的質(zhì)量m，運(yùn)用公式p==，計(jì)算出管內(nèi)產(chǎn)生的壓強(qiáng)p.改變深度h，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，甲組同學(xué)還選用了粗細(xì)不同的玻璃管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，所有數(shù)據(jù)均記錄在下表中.（薄片的重力、玻璃管的厚度忽略不計(jì)）小組槽中液體密度ρ（×103千克/米實(shí)驗(yàn)序號深度h(米)管口面積S(×10-4米質(zhì)量管內(nèi)水產(chǎn)生的壓強(qiáng)p（帕）甲15203922540784358015684101601568乙55254906550980751001960丙8530588956011761051202352（1）在此實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)分析得出，當(dāng)薄片恰好脫離管口時(shí)，薄片處管外液體的壓強(qiáng)管內(nèi)水產(chǎn)生的壓強(qiáng)（選填“等于”或“小于”）.（2）各組同學(xué)分析了本組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和相關(guān)條件，其中乙組同學(xué)由實(shí)驗(yàn)序號初步得出：同種液體內(nèi)部的壓強(qiáng)與深度成正比.甲組同學(xué)由實(shí)驗(yàn)序號3，4初步判斷：玻璃管的粗細(xì)與本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)論的獲得（選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）.（3）三組同學(xué)互動(dòng)交流，分析實(shí)驗(yàn)序號1，5，8的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)液體內(nèi)部的壓強(qiáng)（p1，p5，p8）與密度（ρ甲，ρ乙，ρ丙）滿足關(guān)系，可歸納得出初步結(jié)論：相同深度，液體內(nèi)部的壓強(qiáng)與液體密度成正比.（4）進(jìn)一步綜合分析表中數(shù)據(jù)，經(jīng)運(yùn)算歸納得出：液體內(nèi)部的壓強(qiáng)與的比值是一個(gè)定值.2如圖8-43所示，一平底圓柱狀杯子放在水平桌面上，杯子的底面積是60cm2.杯子裝上8cm高的水后，杯子和水的總質(zhì)量是0.6kg，則杯子對桌面的壓力大小是N，杯子對桌面的壓強(qiáng)是Pa；水對杯底產(chǎn)生的壓強(qiáng)是Pa.（杯壁的厚度忽略不計(jì)，水的密度是×103kg/m3，3三峽船閘是世界上最大的人造連通器.圖8-44是輪船通過船閘的示意圖.此時(shí)上游閥門A打開，下游閥門B關(guān)閉.下列說法正確的是（）A．閘室和上游水道構(gòu)成連通器，水對閥門A兩側(cè)的壓力相等B．閘室和上游水道構(gòu)成連通器，水對閥門A右側(cè)的壓力大于左側(cè)的壓力C．閘室和下游水道構(gòu)成連通器，水對閥門B右側(cè)的壓力大于左側(cè)的壓力D．閘室和下游水道構(gòu)成連通器，水對閥門B兩側(cè)的壓力相等4植樹節(jié)里，小傅同學(xué)用圖8-45所示的水桶提了15L水給剛栽上的樹苗澆水，已知桶自身質(zhì)量為1kg，桶中水深h為30cm,提水時(shí)，手的受力面積為1×10-3m3.（水的密度為×103kg/m3（1）水對桶底的壓強(qiáng)是多大？（2）提水時(shí)，人手受到的壓強(qiáng)是多大？5如圖8-46所示，金魚吐出的氣泡在水中上升的過程中，氣泡受到水的壓強(qiáng)將（填“變大”“變小”或“不變”）；氣泡受到水的浮力將（填“變大”“變小”或“不變”）.學(xué)后反思附：課堂檢測及體驗(yàn)中考答案課堂檢測1答案為D.2答案為C.3答案為B.4解：該處深度：h=H-H,p=ρgh=ρgH.5解：（1）水對壺底的壓強(qiáng)：p=ρgh=×103kg/m3×10N/kg×0.12m=×103Pa.水對壺底的壓力：F=Ps=×103Pa×4×10-3（2）茶壺對桌面的壓力：F′=（m壺+m水）g=(0.4kg+0.6kg)×10N/kg=10N.茶壺對桌面的壓強(qiáng)：p′==×103Pa.6答案為B.7答案：當(dāng)閥門AB打開時(shí)，水不能流動(dòng).8答案為B.體驗(yàn)中考1答案：（1）等于（2）5，6，7無關(guān)（3）（或p1∶p5∶p8=ρ甲∶ρ乙∶ρ