1研究液體内部壓強的特點

液體因受重力作用，會對盛裝液體的容器底産生壓強:另外,液體具有流動性,除對阻擋液體散開的容器壁産生壓強外,還有不同于固體壓強的特點。

1.1用手指輕壓橡皮膜,如果U形管液柱兩個液面差幾乎無變化,說明橡皮膜漏氣了。

1.2U形管液面不相平，原因是橡皮管中有氣體。應重新安裝U形管。

1.3通過觀察U形管兩側液柱的高度差,來反映液體壓強大小。

1.4液體内部向各個方向都有壓強。

1.5在同種液體内部的同一深度,各個方向的壓強大小相等。

1.6同種液體内部的壓強随深度的增大而增大。

1.7液體的壓強還與液體的密度有關。在同一深度,液體的密度越大,壓強也越大。

1.8液體壓強的大小與容器的形狀無關。

1.9注意上叙中的深度是指液體的自由面(與空氣接觸的面)到該點的豎直距離。

如下圖，液體的自由面為AB，容器底部a、b、c三點到自由面的豎直距離相等，即位于同一深度，所以三點處受到的壓強大小相等。這是因為p=ρgh，且三點處ρ與h相等，所以Pa=Pb=Pc。

2液體壓強的計算

2.1計算液體壓強的公式：P=ρgh。

2.2說明：

2.2.1由公式可知,液體内部壓強隻與液體的密度和深度有關,而與液體的質量、重力、體積以及容器形狀,底面積等無關。

2.2.2統一單位：ρ單位用kg/m³,h單位用m,計算出P的單位才是Pa。

2.2.3公式中h為液體内部某點到液體的自由液面(與空氣接觸的面)的豎直距離。(這點非常重要，務必準确理解和應用。)

例:下圖中液體的深度分别為hA=20cm,hB=50cm,hC=40cm。

2.2.4公式P=ρgh的适用範圍:

P=ρgh隻适用于計算靜止的液體産生的壓強，而對固體(柱狀固體除外)、氣體或流動的液體均不一适用。

2.3液體的壓力、壓強與液體的重力無直接關系。

2.3.1由公式P=ρgh可知,液體内部因重力産生的壓強大小隻與ρ液和h有關,而與液體重力無直接關系。

2.3.2由公式F=PS可知,液體對容器的壓力隻與液體的壓強P和接觸面的面積S有關,而與液體的重力大小也無直接關系。

2.3.3液體對容器底的壓力：F=PS=ρghs。

①由公式可知，液體對容器底部的壓力不一定等于液體的重力，隻有柱狀的容器，液體對容器底部的壓力F=G；

②口大底小的容器F<G；口小底大的容器F>G。如下圖所示:

3連通器

3.1定義：上端開口,下端連通的容器。

3.2特點：如果連通器裡裝的是同種液體,那麼液體不流動時連通器的各部分中液面總是相平的。

3.3注意

3.3.1連通器中液面相平的條件:

①連通器裡隻有同一種液體；

②液體不流動。

3.3.2連通器的應用:鍋爐水位計,過路涵洞、船閘,茶壺、下水道U形管、奶牛自動喂水器等。

3.4判斷裝置是不是連通器,關鍵有兩點:

①各個容器底部是否相通:

②容器上端是否開口。

典例:如圖，在一個重2 N，底面積為0.01m²的容器裡裝8 N的水,客器中水的深度為0.05m。把它放在水平桌面上。

求:(1)水對容器底部的壓強和壓力;

(2)容器對桌面的壓力和壓強。(g取10N/kg）

解析:由圖可知該容器為口大底小的容器,故F≠G,即必須由F=PS求出,且應先求壓強p=ρgh。

(1)水對容器底部的壓強:

P1= ρ水gh

= 1.0x10³kg/m³x10N/kgx0.05m

= 500Pa

故水對容器底部的壓力F1=P1S=500PaX0.01m²=5N。

⑵容器對桌面的壓力F2=G水 G容=8N 2N=10N，

故容器對桌面的壓力

p2=F2/S=10N/0.01m²=1000Pa。