王亞莉
學習了壓強和液體壓強,同學們已經對壓強的定義式p=f/s和液體壓強公式p=phg艮熟悉了.但有些同學在碰到非柱形容器時,往往不知如何合理運用公式來正確解答,下面讓我們透過現(xiàn)象看本質,分析一下非柱形容器的壓力壓強問題.
一、液體對容器底的壓力與液體所受重力的關系
分析液體的壓力壓強問題時.同學們要清楚液體對容器底部的壓力不一定等于液體所受的重力,如圖1所示,三個底面積相同、質量相同的容器靜止在水平桌面上,將相同質量的水倒人甲、乙、丙中,雖然三個容器中水的質量相同,但它們對容器底部的壓力并不相同:甲容器是柱形容器,其側壁對液體的作用力方向是水平的,不能增加或減小液體對容器底部的壓力,所以F甲=G;乙容器口大底小,側壁對液體有向上的支持力,減小了液體對容器底部的壓力,使F乙
因此,在求液體對容器底部的壓力壓強時,應先根據(jù)液體壓強公式p=ghg求解壓強,再根據(jù)F=pS計算液體對容器底的壓力,
例1 如圖2所示.底面積和質量都相同的A、B兩容器內裝有相同質量的不同液體,放在水平桌面上,則液體對容器底部的壓強pA
pB,液體對容器底部的壓力FA___FB(均填“大于”“等于”或“小于”)
解析:由圖2可知,A、B兩容器中液體深度相等.又知道兩容器中液體的質量相等,但是4容器的體積大,根據(jù)p=m/v得A中液體的密度小,B中液體的密度大.根據(jù)液體壓強公式p=phg,因A中液體的密度小,而兩容器中液體的深度相等,所以A中液體對容器底部的壓強小,即pA 答案:小于小于 例2在水平桌面上放置一空玻璃杯,它的底面積為0.01m2,它對桌面的壓強為200Pa.在玻璃杯中裝入1kg水后,水對杯底產生的壓強為900Pa,求水的深度,并通過計算推測出玻璃杯的大致形狀是圖3中的哪一種.(已知p水=l.Oxl03kg/m3取g=10N/kg) 解析:因為容器的形狀不一定為柱形.所以不能根據(jù)水的質量求深度.要推測出玻璃杯的大致形狀.必須根據(jù)液體對容器底部的壓力與所盛液體所受的重力的關系得出. 已知玻璃杯的底面積為0.01m2,水對杯底產生的壓強為900Pa,根據(jù)p=pgh可求出水的深度.水對容器底部的壓力F=pS=900Pax0.01m2=9N.已知容器內水所受的重力G=mg=lkgxlo N/kg=10N,F(xiàn) 答案:水深0.09m,玻璃杯的大致形狀如圖3a所示. 二、液體對容器底部的壓強和容器對水平支持面的壓強 固體不具有流動性,而液體具有流動性,決定了它們對支持面產生的壓力和壓強有不同的特點.在支持面水平且壓力僅由固體或液體所受的重力產生的情況下,固體對支持面的壓力F=G(如果不是這樣,可以根據(jù)題意計算出壓力),然后根據(jù)p=等計算出壓強.所以計算有關固體的壓力和壓強問題時,應先根據(jù)F=G求壓力,再用p=F/S計算出壓強. 倒3 如圖4所示.將底面積為100Cm2.重為SN的容器放在水平桌面上,容器內裝有重45N、深40cm的水,則容器對水平桌面壓強為___Pa.(取g=10N/kg) 解析:本題要求容器對水平桌面的壓強,容器是固體,需要先求出容器對水平桌面的壓力,再根據(jù)p=F/S求出容器對水平桌面的壓強,容器中裝有水,容器對水平臺面的壓力等于水和容器所受的重力之和,即F總=G容+G水=5N+45N=50N,則容器對水平臺面的壓 答案:Sxl03 例4如圖5所示.平底茶壺的質量是400g,底面積是40Cm2,內盛0.6 kg的開水剛好裝滿,放置在面積為1m2的水平桌面中央.試求: (1)水對茶壺底部的壓力. (2)茶壺對桌面的壓強, 解析:(1)水對壺底的壓力是液體對容器底部的壓力,應該先求出水對壺底的壓強,再根據(jù)F=pS求出水對壺底的壓力.不能用水所受的重力來計算壓力.茶壺中的水深12cm,水對壺底的壓強p=pgh=lxl03kg/m3x10N/kgx0.12m=l.2xl03Pa.水對茶壺底部的壓力F=p.S=l.2xl03 Pax40xl0-4m2=4.8N. (2)茶壺對桌面的壓強是固體對水平面的壓強,應先求出茶壺對水平桌面的壓力,再根據(jù)P=S求出茶壺對桌面的壓強,茶壺所受的重力G壺=m壺g=0.4kgx10N/kg=4N,茶壺對水平桌面的壓力F2=G水+G壺=6N+4N=10N.茶壺對水平桌面的壓強. 答案:(1)4.8N.(2)2.5xl03Pa. 學即用,練一練: 1.如圖6所示,甲、乙、丙是三個底面積和質量都相同、形狀不同的容器,現(xiàn)裝有相同高度的水,則容器底部受到的液體壓強大小關系是p甲___p乙___p丙___,桌面受到的壓強大小關系是p甲′____p乙′___p丙′___.(均填“=”“>”或“<”) 2.如圖7所示.將一個裝有一定質量水(水未裝滿)的圓臺狀封閉容器放在水平桌面上.如果將其改為倒立放置,則(). A.水對容器底的壓強減小.容器對桌面的壓強增大 B.水對容器底的壓強減小,容器對桌面的壓強減小 C.水對容器底的壓強增大,容器對桌面的壓強增大 D.水對容器底的壓強增大,容器對桌面的壓強減小 3.如圖8所示,開口杯子中裝有8cm高的水,放在水平桌面上.已知杯子內部底面積為50cm2.外部底面積為60cm2,杯子裝水后的總質量為0.6kg,取g=10N/kg,求: (1)水對杯底的壓力. (2)杯子對桌面的壓強. 答案:1.= = < < 2.C 3.(l)水對杯底的壓強p1=pgh=800Pa,水對杯底的壓力Fl=p1S內=4N.(2)杯子對桌面的壓力F2=G=mg=6N,杯子對桌面的壓強p2=F2/S外=1000Pa.