巧比液体压强和压力(初中物理)(比较液体压强的仪器叫什么)

压力和压强的是初中物理中的重点内容,而液体对容器底部产生的压强更是其中的要点。这类题目通常是以比较液体对容器底部的压强和压力的形式出现。

本文,通过有代表性的巧妙解题方法的介绍,帮助同学们区别、理解这类题目,以便在以后遇到这类题目时,能很快选择较便捷的解题方法,得出正确答案。

我们知道,液体对容器底部产生的压强是由于液体本身受到重力作用而引起的。计算液体内部压强和压力主要是两个公式,即P=pgh和P=F/S。

由于液体的性质与固体不同(固体传递压力,而液体传递压强),而液体对容器底部的压力和压强与液体的重力没有直接关系,所以,在比较液体对容器底部的压力时,通常先比较压强,再比较压力。

一、同种液体

典型例题

如下图所示,甲乙丙三个容器,底面积和高度都相同,但形状不同,装满同一种液体。则容器底部受到的压力与容器中液体的重力相比较,则:

A、F甲>G甲,F乙<G乙,F丙>G丙。

B、F甲>G甲,F乙=G乙,F丙<G丙。

C、F甲<G甲,F乙=G乙,F丙>G丙。

D、F甲=G甲,F乙=G乙,F丙=G丙。

巧比液体压强和压力(初中物理)(比较液体压强的仪器叫什么)

常规解法:

(1)根据公司P=pgh可知:液体内部压强只与液体的密度和深度有关,三个容器中装的是同种液体,且液体深度相同,所以三个容器中液体对容器底部的压强相同,即P甲=P乙=P丙。

(2)根据公式F=PS可知:液体对容器底部的压力与液体对容器底部的压强和容器的底面积有关,利用上面的结论和已知条件可知,三个容器中的P和S都相同,即

F甲=F乙=F丙。

(3)根据公司G=mg=pvg可知:液体的重力与液体密度和液体体积有关,同种液体体积越大,质量也越大,所受重力也越大,所以G甲<G乙<G丙。

(4)因为F甲=F乙=F丙,G甲<G乙<G丙,且F乙=G乙,所以F甲>G甲,F乙=G乙,F丙<G丙。

巧妙点拨1:

显然,用常规方法来得到最后的答案颇费周折,那有没有简便的方法?我们知道,液体对容器底部的压力与液体所受的重力是两个完全不同的概念,容器底部所受的液体压力F=pS=pghS,Sh实际上是以容器底面积S为截面积,以液体深度h为高的这部分液柱的体积,而pghS则是这部分液柱所受的重力,如下图所示。

巧比液体压强和压力(初中物理)(比较液体压强的仪器叫什么)

所以,液体对容器底部的压力等于以容器底面积为截面积、以液体深度为高的这部分液柱所受的重力,即F=G液柱。题中,液柱所受重力G液柱相同(p,h,S均相同),即F甲=F乙=F丙,所以,F=G液柱>G甲,F乙=G液柱=G乙,F丙=G液柱<G丙。

巧妙点拨2:

用受力分析的方法解:

如下图所示:

巧比液体压强和压力(初中物理)(比较液体压强的仪器叫什么)

甲容器底部受到的压力是水的重力与器壁对水的向下的压力的和,所以F甲>G甲。

乙容器底部受到的压力也是水的重力与器壁对水的压力之和,但几个压力的合力为零,所以F乙=G乙。

丙容器底部受到的压力是水的重力与器壁对水的向上的压力之差,所以F丙<G丙。

画龙点睛:

比较液体对容器底部的压强和压力,应先比较压强p,再比较压力F。从公式p=pgh可知,压强p只与液体密度p和液体深度h有关。液体相同时,关键是比较不同形状的容器中液体的深度h,因为压强p与液体深度h成正比。

之后再根据F=pS比较液体对容器底部产生的压力,如果底面积S相同,则压力F的大小与压强p成正比。

如果压强p相同,则压力F的大小与底成正比;如果底面积S和压强p都不相同,则可利用液体对底部的压力F和液体所受重力G的关系进行比较。

这种解题方法在比较液体内部压力、压强的题目中应用比较广泛。

二、不同种液体

典型例题、

如图所示,放在水平桌面上的两个容器底面积相同,形状不同,两容器分别装有质量相等的水和酒精。并且两液面相平。则甲容器中水和乙容器中酒精对容器底部产生的压力和压强的大小关系是:

A、F甲>F乙,P甲>P1。

B、F甲=F乙,P甲>P1

C、F甲<F乙,P甲>P1

D、F甲<F乙,P甲<P1

巧比液体压强和压力(初中物理)(比较液体压强的仪器叫什么)

常规解法:

比较液体对容器底的压力和压强。应先压强后压力,P=pgh,P只与p和h有关。与液体的质量、体积、容器的底面积、形状等均无关。

本题中液体深度h相同,所以,压强P只与液体密度p成正比。因为p甲大于p乙,所以P甲大于P乙,而压力F=PS,与P和S都有关系,两容器底面积相等,则压力F与压强P成正比。因为P甲>P乙,所以F甲>F乙。

正确答案:A

巧妙点拨、

不通过液体压强的比较也可以得出压力大小的结果,液体对容器底部的压力等于以容器底面积为截面积,以液体深度为高的这部分液柱所受的重力与液体的种类没有关系。

如下图所示,F甲=G液柱甲>G水,F乙=G液柱乙<G酒精,而G水=G酒精,所以F甲>F乙。

得出了压力大小的关系之后,再通过已知条件底面积相等,得出P甲>P乙。

巧比液体压强和压力(初中物理)(比较液体压强的仪器叫什么)

画龙点睛:

比较不同种液体对容器底部产生的压强和压力。通常是先比较压强,再比较压力。

比较压强的方法:如果液体深度h相同,则液体压强P与液体密度p成正比;

如果液体深度h和液体密度p都不相同,则根据公式P=F/S计算压强。

比较压力的方法:如果容器底面积S相同,则液体对容器底的压力F与液体压强P成正比;如果压强P相同,则压力F与底面积S成正比;

如果底面积S和压强P都不相同,则将压力F与液柱重力G液柱相比较。

将F与G液柱进行比较的方法在不同种液体的题目中是一种很简便有效的方法。

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