根据液体压强的特性,我们可以从两个角度来分析液体产生的压强和压力的判别。
如果液体的密度或深度相等,我们可以直接使用液体压强公式p=ρgh来比较压强,再通过f=ps来计算压力。
若已知液体的重力,我们可以依据不同形状容器中液体对容器底的压力与重力的关系来比较压力,再使用p=f/s比较压强。
(1)对于图甲,压力等于重力。这是因为液体完全压在容器底部。
(2)图乙中,压力小于重力。这是因为液体的重力有一部分被容器侧壁斜向上支撑。
(3)图丙中,压力大于重力。这是因为液体压容器底部的容器的侧壁也斜向下压液体,这个压强传递到容器底部。
接下来是一些具体实例的分析:
1. 对于一个未装满奶茶的密闭杯子,正立放置时(图a),液体深度较大,因此压强较大。因为液体的重力是一定的,正立时压力小于重力,所以正立时的压力较小。当杯子倒立放置(图b)时,压力会大于重力。
2. 对于向两支同样的试管中注入质量相等的甲、乙两种液体,由于液面在同一水平线上,深度相同,因此需要比较液体的密度。因为甲的体积大,所以甲的密度大,因此甲对试管底部的压强大于乙。
3. 对于一个装满水的密闭容器,无论其是否倒置,水对容器底的压强是不变的,因为深度没有改变。由于倒置前底面积大,所以倒置前压力大。由于倒置前压力大于重力,倒置后压力小于重力。
对于水平桌面上甲、乙两个质量和底面积都相等的容器,注入质量相等的液体后,可以通过两种方法解析:一是比较液体的密度;二是比较液体重力与容器底的压力关系。
还有一些拓展问题。比如,向两个完全相同的容器中分别倒入甲、乙两种不同的液体,若甲和乙的质量相等,则因为甲的体积小,所以甲液体的密度大,因此甲对容器底部的压强大于乙。若甲和乙对容器底部的压强相等,则甲的密度大于乙的密度。甲的质量小于乙的质量。
液体压强的比较问题虽然有多种变化,但只要我们明确原则:找相同,比不同,复杂的问题总会迎刃而解。掌握液体的压强特性,我们就可以灵活应对各种相关的问题。