(原创)教学随笔:关于“液体压强”的特例计算


在进行“液体压强”的计算时,发现学生对于“P=F/S与P=ρ液gh”出现了混淆,另外液体对于容器底部的压力和液体的重力也同样区别不开,下面结合典例以及相应的习题加以强化训练:
【典例解析】如图所示:容器底面积为1dm2,盛有质量为1kg的水,水深为8cm,求容器底部受到的压强和压力。(g=10N/kg)

解法一:
(1)先求出液体对容器底部的压强:p水=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.08m=800Pa
(2)再求出液体对容器底部的压力:F=p水S容=800Pa×1×10-2m2=8N
解法二:
(1)先求出液体对容器底部的压力:F=G水=m水g=1kg×10N/kg=10N
(2)再求出液体对容器底部的压强:p水= F/S容=10N/1×10-2m2=1000Pa
解析:为什么两种算法结果不一样?哪种算法正确?
(1)第一点需要明确P=F/S与P=ρ液gh的区别与联系:
前者是定义式,对固体、液体、气体都适用,而P=ρ液gh只适用于液体。
(2)第二点需要梳理清楚液体压强的特例计算思路
☆一个盛有液体的容器放在水平桌面上
求:①液体对容器底的压强和压力问题:
一般方法:A.首先确定压强p=ρgh;B.其次确定压力F=pS
②容器对水平桌面的压力压强问题:
把盛放液体的容器看成一个整体
A.先确定压力(水平面受的压力F=G容+G液),
B.后确定压强(一般常用公式 p= F/S )。
特殊情况:压强:对直柱形容器可先求F 后求p=F/S
压力:①作图法 ②对直柱形容器 F=G
(3)第三点需要区别液体对容器底部的压力和液体重力的关系

通过以上分析可知,第二种解法是错误的,由于此题中的容器并不是直柱体,所以液体对容器底部的压力并不等于液体的重力,为此必须根据p水=ρ水gh先求出液体对容器底部的压强,然后根据F=p水S容再求出液体对容器底部的压力,这样以来就不需要考虑容器的形状了。
【巩固训练】图24中平底茶壶的质量是0.4kg,底面积是4×10-3m2.内盛0.6kg的开水,水面高度在图中已标出,放置在面积为l m2的水平桌面中央。
试求:
(1)由于水的重力而使水对茶壶底部产生的压力
(2)茶壶对桌面的压强。(g=10N/kg)
(1)48N (2)2.5×103pa

在这里,聆听一线草根教师的教育心声!
作者简介:潘书朋,中学物理教师,在《当代教育家》、《光明日报》、《中国教师报》、《中学物理》、《新课程评论》等国家、省级刊物、教育网站上发表教育教学论文50余篇。多年来一直致力于“让物理教学回归实验室”的课题研究,所申报的教育部教师科研基金“十二五”规划重点课题子课题荣获教育科研成果一等奖。