初中物理液体压强.doc

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1、 液体压强 大海曾经是人类无法征服的领域，虽然人类的进化源自于海洋，人类对海洋的认知，学会利用水的特性来航行的时间并不长。特别是对浮力，液体压强等的了解，有一个人不得不提及，那就是帕斯卡。压强的单位就是帕斯卡，这是为了纪念帕斯卡。我们这一讲来看看液体的压强以及计算的公式。 图1. 帕斯卡像 与其著作思想录一、帕斯卡定律 帕斯卡一生短暂，只活到了39岁，但是成就非凡。和牛顿类似，年幼便表现出异常的才能。年纪轻轻在数学领域展露头角，特别是在数学的几何与圆锥曲线方面。帕斯卡也是一个物理学家，对液体和气体压强的贡献很大。后期，帕斯卡也投身到了神学的研究。并写了一部思想录（文集），在其墓碑上写着：“文学

2、家、数学家、物理学家帕斯卡之墓16236191662819 ”。墓碑上刻着一张桌子，上面摆着一张纸片，意味着纸片对桌面的压强就是1帕。 帕斯卡在研究了液体的压强之后，得到了一条很重要的定律，就是后人以其名字命名的帕斯卡定律：封闭容器中的静止流体的某一部分发生的压强变化，将毫无损失地传递至流体的各个部分和容器壁压强等于作用力除以作用面积。用更加现代容易理解的话来表述：密闭容器中的液体，能对加在其上的压强大小不变地向各个方向传递到液体内的各处和容器壁上。 图2 注射器 千斤顶根据液体的这种能够传递压强的原理，华莱士帕斯卡发明了注射器，创造了水压机。很难想象，400年前的一个注射器的发明，变为一个医

3、学上不可缺少的日常用具。后来人们使用的工具如千斤顶，锻压机器等都是根据这个原理制成的。我们来看看这是如何做到的。图3 液压机的原理图如图3所示，在容器中用活塞S1和活塞S2密闭了一定量的液体，作用在活塞S1上的力为F1，根据压强公式得此处的压强为根据帕斯卡定律，这部分的压强会通过液体等量传递到左边的活塞上，且压强相等。于是，即，由此可见，当S1远小于S2时，作用于S1上很小的力F1能产生远大于它本身的力F2，这就是千斤顶能够顶起很重物体的原因了。二、液体内部压强1. 液体内部压强的原因与特点液体压强的原因很简单，我们平时游泳时，在水面上眼睛没有感觉到水的压力，但是一旦潜水下去之后，眼睛要睁开就

4、会很难受。潜水时，在我们上面的水有重力，液体内部的物体都会受到液体的压强。图4. 探究液体内部压强特点实验装置由于液体具有流动性，根据帕斯卡定律知道，液体还能传递压强，所以液体对与其接触的容器侧壁也有压强。如图4所示，我们可以做一个简答的实验来表明液体内部的压强特点。用一个液体压强探测器在不同深处探测，发现深度越深，压强越大，然后在水中的同一深处的不同方向，探头探测到的液体的压强大小相同。总结起来：1. 液体内部各个方向都有压强2. 在同一深处液体向各个方向上的压强都相等3. 液体内部压强随深度的增加而增大4. 液体内部压强与液体的密度有关这些特点很容易就用下面的液体内部压强公式说明。Sh图5

5、 液体压强公式推导示意图2. 液体内部压强公式与推导液体内部压强是由液体的重力产生的，我们随意选取一段截面积为S的圆柱形水柱，计算对深度为h的液面附近产生的压强大小。根据压强公式 ，液柱的重力得到液体内部压强公式这也是我们上一讲中推导过的公式。可以根据液体压强公式得到液体内部压强的特点。p随着h的增大而增大，在同样的h下，压强只与密度有关，在同一种液体中，同一深度处的压强在各个方向上相等。【例题展示1】圆柱形容器内倒入质量相等的水和水银，液柱的总高度H=143 cm，如图6所示，求容器底部所受液体压强为多大？（水银密度为13.6103 kg/m3）h1h2H【分析与解答】首先，水银的密度比水的密度要大很多，所以会分层，下面一层是水银上面的是水。质量相等的水银和水，水的体积大许多。容器底部所受液体压强包括上层水传递给下面水银和水银本身对容器的压强。设水的质量为，容器底面积为S，则且解得，底部所受液体压强为代入数据得：【点评】本题是典型的液体压强计算题，而且是多种液体混合起来的题目，只需要知道液体各自高度就可以根据液体内部压强公式求出压强。4