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  4. 液体压强的计算连通器原理及应用

举世瞩目的三峡水利工程大坝设计高度为185m,并于2003年6月1日开始关闸蓄水,10天内水位上升到135m,则此时大坝底部受到水的压强为______Pa.为了保持航运畅通,在大坝旁修建

一、题文

举世瞩目的三峡水利工程大坝设计高度为185m,并于2003年6月1日开始关闸蓄水,10天内水位上升到135m,则此时大坝底部受到水的压强为______Pa.为了保持航运畅通,在大坝旁修建了船闸,它主要是利用______的原理.(取g=10N/kg)

考点提示:液体压强的计算,连通器原理及应用

二、答案

(1)如果蓄水高度h=135m,坝底受到水的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×135m=1.35×106Pa.
(2)三峡大坝的船闸是连通器在在实际中的具体运用,它能让大型轮船在上下游之间顺利往返航行.
故答案为:1.35×106;连通器.

三、考点梳理

知名教师分析,《举世瞩目的三峡水利工程大坝设计高度为185m,并于2003年6月1日开始关闸蓄水,10天内水位上升到135m,则此时大坝底部受到水的压强为______Pa.为了保持航运畅通,在大坝旁修建》这道题主要考你对 液体压强的计算连通器原理及应用 等知识点的理解。

关于这些知识点的“解析掌握知识”如下:

知识点名称:液体压强的计算,连通器原理及应用

考点名称:液体压强的计算
  • 液体压强的计算公式:
    P=ρgh(ρ是液体密度,单位是千克/米3;g=9.8牛/千克;h是深度,指液体自由液面到液体内部某点的竖直距离,单位是米。)
  • 对液体压强公式的理解
    1.由公式可知,液体内部的压强只跟液体的密度和深度有关,而跟液体的质量、重力、体积以及容器的形状、底面积等无关。

    2.公式只适用于计算静止的液体产生的压强,而对固体、气体或流动的液体均不适用。

    3.在液体压强公式中h表示深度,而不是高度。判断出h的大小是计算液体压强的关键,如图所示,甲图中A点的深度为30cm,乙图中B点的深度为 40cm.丙图中C点的深度为50cm。

    4.运用公式时应统一单位:ρ的单位用kg/m3,h 的单位用m,计算出的压强单位才是Pa。 

    5.两公式的区别与联系:是压强的定义式,  无论固体、液体还是气体,它都是普遍适用的;而是结合液体的具体情况通过推导出来的,所以适用于液体。

    6.用公式求出的压强是液体由于自身重力产生的压强,它不包括液体受到的外加压强。

    转换法和控制变量法探究液体压强大小跟哪些因素有关:
         在探究液体压强的大小时,由于液体压强的大小不易测量或是不能直接观测到它的大小,我们用“转换法”,通过液体压强计中两玻璃管液面的高度差的大小来比较液体压强的大小,将抽象的东西变成了直观且形象的东两,使问题简化了。

        由于液体内部压强跟液体的深度和液体密度两方面因素有关,所以在探究液体内部压强的规律时要采用控制变量法,即在探究液体压强与深度的关系时,要保持液体密度不变,在探究液体压强与液体的密度关系时,要保持液体的深度不变。

考点名称:连通器原理及应用
  • 定义:
    上端开口,下端连通的容器叫连通器,如图所示。
  • 特点:
    连通器里的同种液体不流动时,各容器中的液面总保持相平。

    应用:
    乳牛自动喂水器、茶壶、锅炉水位计、船闸等。如图所示。

    说明:
    (1)连通器的特点既可以通过实验归纳得出,也可以通过理论推导得出。
    (2)理论推导的过程(建立模型法):如图,液体不流动一液片处于平衡状态一液片两侧受到的压力相等(F左=F右)→液片两侧受到的压强相等(p左=P右)→两管液面高度相等(h左=h右)→两管液面相平。

     (3)连通器特点应用:连通器的特点是只有容器内装有同一种液体时各个容器中的液面才是相平的。如果容器倾斜,则各容器中的液体即开始流动,由液柱高的一端向液柱低的一端流动,直到各容器中的液面相平时,才停止流动。

  • 压强计
        压强计是测量液体内部压强的仪器(如图所示),它由探头,U形管,软管组成,当探头的薄膜(橡皮模) 受压强的作用时,U形管左右两侧液面就会产生高度差,液面高度差越大,薄膜(橡皮模)受到的压强越大。


    船闸:

         船闸是利用连通器原理T作的。通过闸门和阀门的打开、关闭,调节船闸内的水位分别与上、下游水位相平,使船经过船闸从上游驶往下游或从下游驶往上游。当上游闸门打开时,闸室与上游河流构成连通器;当下游闸门打开时,闸室与下游河流构成连通器,这样使落差较大的河面上能让船只正常安全地行驶。下面描述的是一艘轮船由上游通过船闸驶往下游的情况。
    (1)如图l船在上游(打开上游阀门A,闸室和上游水道构成了一个连通器)。
    (2)如图2船进入闸室中(闸室水面上升到和上游水面相平后,打开上游闸门,船驶入闸室)。
    (3)如图3船准备出闸室(打开下游阀门B,闸室和下游水道构成了一个连通器)。

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