連通器原理(共7頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上連通器原理主講人：黃岡中學(xué)高級教師方紅梅一周強(qiáng)化一、一周知識概述在學(xué)習(xí)了液體的壓強(qiáng)特點(diǎn)及計算公式的基礎(chǔ)上，本周我們探討有關(guān)液體壓強(qiáng)知識的應(yīng)用。第一課時學(xué)習(xí)連通器及其原理；第二課時用連通器原理解釋日常生活、生產(chǎn)、交通、自然中的相關(guān)物理現(xiàn)象，例如茶壺、船閘、噴泉等；第三、四課時講解當(dāng)連通器里注入兩種不同液體時的相關(guān)問題。本周知識實質(zhì)上是對液體壓強(qiáng)知識的復(fù)習(xí)，望特別關(guān)注，下周將學(xué)習(xí)大氣壓強(qiáng)。二、重難點(diǎn)知識歸納及講解（一）、連通器及其原理1、什么是連通器：上端開口，下部相連通的容器。2、連通器原理：連通器里的水不流動時，各容器中的水面總保持相平。3、連通器水面相平的原因。如圖

2、所示，設(shè)想容器底部有一薄塑料片CD，當(dāng)液體不流動時，薄片CD處于靜止，則其受力平衡，即F左=F右，F(xiàn)左是薄片左邊的液體對它的壓力，F(xiàn)右是薄片右邊的液體對它的壓力?？芍狿左·S左=P右·S右，對于薄片CD，其受力面積一定，即S左=S右，故P左=P右，由液體壓強(qiáng)公式得：左gh左=右gh右。當(dāng)連通器里注入的是同種液體（例如水）時，左=右，得：h左=h右，即液面（水面）相平。 特別注意：要判斷連通器中各液面是否相平時，首先要知道連通器里裝的是不是同種液體。如果連通器里裝有不同的液體時，要進(jìn)行討論：（1）、以兩種液體為例，如果裝入的兩種液體密度大小相同，則液面最終會相平；（2）、如果

3、兩種液體密度大小不同，但相互間可互溶，可構(gòu)成均勻的混合液，則液面依然相平；（3）、如果連通器里裝有密度不同的且不混合的液體，連通器液面不相平。例1、如圖所示，一U型管下端有一個閥門，閥門開始時關(guān)閉，U型管一側(cè)裝有煤油，另一側(cè)裝有水，并且兩液面相平，那么當(dāng)把閥門打開時，將會發(fā)現(xiàn)_。解答：首先判斷U型管是一個連通器，因兩管中裝入的是不同液體，且密度大小關(guān)系水>煤油，根據(jù)P=gh，由于液體相平，即h相同，所以P左>P右。在閥門處取一薄液片，則其受左、右液體的壓力F左>F右，當(dāng)打開閥門時，部分水將經(jīng)過閥門到達(dá)右側(cè)，直至壓強(qiáng)相等。注意：此題中打開閥門時，部分水將流入右管。當(dāng)連通器中的液

4、體不流動時，知左管中水面比右管中煤油液面要低一些，應(yīng)滿足水gh左=煤油gh右，h左和h右指的是水和煤油的分界面到水面、油面的豎直高度。例2、如圖所示，U型管內(nèi)裝有水銀，向右管中倒入一定量的水后，兩管中水銀面相差2cm，求此時兩管的液面高度差是多少？解析：由連通器原理可知，當(dāng)水和水銀靜止時，U型管兩側(cè)液體壓強(qiáng)應(yīng)相等，如圖所示，設(shè)水和水銀的交界面為MN，水面、水銀面到MN的距離為h1、h2。P左水銀g(h2h3)水銀gh2水銀gh3P右水gh1水銀gh4又因為h3=h4,則有水銀gh2=水gh1將已知量代入可求得·h2=13.6h2=13.6×2cm=27.2cm則兩管中液面高

5、度差為h=h1h2=27.2cm2cm=25.2cm反思：此類題關(guān)鍵是根據(jù)連通器原理，抓住液體靜止平衡時U型管左、右兩側(cè)壓強(qiáng)相等的規(guī)律列方程求解。如果出現(xiàn)兩種或兩種以上液體時，一般以兩種液體最低交界面為平衡面，列平衡面上方兩側(cè)液柱壓強(qiáng)等式，代入已知量算出未知量或h。例3、根據(jù)圖中所示各容器兩側(cè)管中液面的高度，判斷同一容器中的兩種液體的密度大小。（選填“>”、“<”或“=”）A圖中A_B;B圖中A_B；C圖中A_B;D圖中A_B。解答：分別取兩種液體的交界面為平衡面，應(yīng)滿足P左=P右，即AghA=BghB對A圖：hA<hB,則可知A>B。同理，B圖、C圖中hA=hB,則A

6、=B；D圖中hA>hB,則A<B。點(diǎn)評：本題告訴我們一種比較液體密度大小的方法，如果將此題作一些改變，題中已知A、hA、hB，則可以求出液體的密度B，因此連通器也可用來測定液體的密度。（二）、連通器在生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通等方面的應(yīng)用。1、茶壺：壺嘴應(yīng)略高于壺口，不然茶壺不能裝滿茶水。2、工業(yè)鍋爐內(nèi)水位計：鍋爐內(nèi)水位不能直接觀察，用與鍋爐連通的玻璃管制成連通器，則管內(nèi)與鍋爐水面相平。3、農(nóng)田輸水管：有的地方把農(nóng)田輸水管埋在地下，穿過公路，這也是利用連通器原理。（農(nóng)業(yè)涵洞見在線測試6）4、船閘：在船閘整個工作過程中，當(dāng)打開上游閥門時，上游和閘室構(gòu)成連通器；當(dāng)打開下游閥門時，下游和閘室

7、構(gòu)成連通器。例4、圖中是輪船通過船閘時的示意圖，可以知道下一步先打開的是_，再打開的是_。解答：由圖中輪船船頭指向可知船是從上游駛往下游的，而且已經(jīng)進(jìn)入閘室。此時，應(yīng)打開閥門B，則閘室與下游構(gòu)成連通器，水從閘室流向下游，當(dāng)閘室中水面與下游相平時，閘門D打開，船駛往下游。點(diǎn)評：要知道船閘有兩個閘門、兩個閥門；知道船從上游駛往下游（或從下游駛往上游）時各閥門和閘門的開、閉順序；理解船閘整個工作過程中兩次構(gòu)成連通器。例5、洗手池的排水管如圖所示，為什么設(shè)計成彎曲的？答案：排水管彎曲的部分實際上是一個連通器，水池的水排出后，彎管會存留一定量的水，這樣管中存留的水幫助我們隔絕了地下水道中的臭氣進(jìn)入室內(nèi)的

8、通道。另外，萬一洗手池中有一些堵塞的異物，它們將停留在彎曲的管道中而不致堵塞地下水道。并且，這段彎管往往做成活動連接或底部裝有可取的塞子，很容易從這里打開清理管道中堵塞的雜物。中考解析（一）、中考要求由于連通器是液體壓強(qiáng)知識在實際中的重要應(yīng)用，在中考中經(jīng)常出現(xiàn)以連通器為命題情景，以連通器原理為依據(jù)，考查液體壓強(qiáng)的計算的試題。另外，運(yùn)用連通器原理判斷、解釋物理問題也是中考熱點(diǎn)。（二）、中考試題例說例1、（河南）三峽船閘是世界上最大的人造連通器，圖中是輪船通過船閘的示意圖，此時上游戲閥門A打開，下游閥門B關(guān)閉，下列說法正確的是（）A閘室和上游水道構(gòu)成連通器，水對閥門A兩側(cè)的壓力力相等B閘室和上游水

9、道構(gòu)成連通器，水對閥門A右側(cè)的壓力大于左側(cè)的壓力C閘室和下游水道構(gòu)成連通器，水對閥門B右側(cè)的壓力大于左側(cè)的壓力D閘室和上游水道構(gòu)成連通器，水對閥門B兩側(cè)的壓力力相等答案：A解析：底部相連的通容器，才能叫做連通器，由題圖可知：當(dāng)閥門B閉合，A打開時，閘室與上游構(gòu)成連通器，與下游不構(gòu)成連通器，C、D兩項錯；圖中閘室與上游液面相平，所以對閥門A產(chǎn)生的壓力相同，故正確。例2、（福建莆田）樹葉落在馬路上，當(dāng)一輛高速行駛的汽車駛過路面時，樹葉將（）A從路中間飛向路邊 B只向上揚(yáng)C從路旁被吸向汽車 D不受影響答案：C解析：氣體流速越大的地方壓強(qiáng)雨點(diǎn)小，當(dāng)一輛高速行駛的汽車駛過路面時，車身周圍的空氣流速大壓強(qiáng)

10、小，在周圍大氣壓的作用下，樹葉就從路旁被吸向汽車。例3、（哈爾濱）某同學(xué)利用自制水氣壓計（如圖）觀察大氣壓隨高度的變化。他拿著氣壓計從樓下走到樓上的過程中，細(xì)管中的水柱將_，由此可知_。答案：逐漸升高（上升） 離地面越高，大氣壓越小（大氣壓隨高度的增加而減?。┙馕觯耗弥鴼鈮河嫃臉窍伦叩綐巧系倪^程中，離地面高度增加，大氣壓減小，瓶內(nèi)氣壓與大氣壓的差值變大，所以水柱逐漸升高。例4、（山東威海）某中學(xué)科技創(chuàng)新興趣小組制作出如圖甲所示的水火箭。實驗器材有：飲料瓶、氣筒、自行車氣門、鐵絲、橡皮塞、水等。水火箭構(gòu)造如圖乙所示。原理如下：在瓶中裝適量的水，塞好瓶塞后放在發(fā)射架上。用氣筒向瓶內(nèi)打氣，瓶內(nèi)上方氣

11、體壓強(qiáng)達(dá)到一定程度，高壓氣體將水和橡皮塞從瓶口壓出，水的反沖作用把瓶推向高空。（1）水火箭升空原理可利用我們所學(xué)過的_知識來解釋。從能量轉(zhuǎn)化角度來看，水火箭的動能是由高壓氣體的_能轉(zhuǎn)化來的。（2）實驗后小明提出了問題：水火箭上升的高度與什么因素有關(guān)呢？猜想a：瓶塞插入嘗試不同；猜想b：可能與瓶中水的體積有關(guān)；猜想c：可能與瓶子的開關(guān)有關(guān)；你認(rèn)為影響因素除上述三點(diǎn)外可能還與_有關(guān)（寫出一條）（3）選用同一可樂瓶，瓶中水量為300mL，實驗發(fā)現(xiàn)，瓶塞插入嘗試不同，用氣筒充氣次數(shù)就不同（設(shè)每一次充入氣量相同），目測記錄實驗數(shù)據(jù)如下表。瓶塞塞入嘗試淺深更深高度(m)3612可難水火箭上升高度與_有關(guān)的

12、猜想是正確的。答案：（1）物體間力的作用是相互的內(nèi)（2）瓶中氣體的壓強(qiáng)（或瓶子質(zhì)量、風(fēng)速大小、空氣阻力、瓶子的容積等）（3）瓶塞插入嘗試（或瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)、或猜想a）解析：（1）水火箭是水的反沖作用把瓶推向空的，所以應(yīng)用物體間力的作用是相互的來解釋。水火箭的動能是由高壓氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化來的。（2）由水火箭結(jié)構(gòu)可知大致有：瓶塞、瓶、水、高壓氣體，而猜想a、b、c分別就瓶塞、水及瓶子提出，所以還可以根據(jù)瓶內(nèi)氣體進(jìn)行猜想。（3）由題設(shè)及表格數(shù)據(jù)易知：水火箭上升高度與瓶塞插入深度有關(guān)。例5、 如圖所示的連通器，甲管的橫截面積是2cm2，乙管的橫截面積是0.5cm2，連通器中裝有一些水，水面高度是15cm，

13、現(xiàn)向甲管中裝入10cm3的水，問甲管中水面的高度是多少？對甲管中間距管底8cm處的M點(diǎn)的壓強(qiáng)增加了多少？解析：甲管中注入V=10cm3的水，根據(jù)連通器原理，靜止后兩管液面仍然是相平的，可知甲、乙兩管水面升高的高度h相同，且滿足關(guān)系式V=（S甲S乙）·h，則甲、乙兩管中水面高度變?yōu)閔=hh=15cm4cm=19cm，M點(diǎn)增加的壓強(qiáng)P=gh=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.04m=392Pa拓展：此題若改為“向甲管中注入10cm3的煤油，其它條件不變，且甲管中仍有水，求乙管中水面到管底的距離是多少？”呢？（煤油=0.8×103kg/m3）第一步：作出示意圖，MN為煤油和水的交界面，h1為MN上邊甲管中煤油柱的高，h2為乙管中（MN上方）水柱高。第二步：求出h1,h2。、已知煤油體積V油=10cm3，則、由連通器原理，對MN平衡面有P左=P右，即煤油gh1=水gh2，得h2=4cm.第三步：求出h4(h3).根據(jù)水的體積不變列等式，未加煤油時水面高為15cm，則V水=h水（S甲S乙）=15cm×(2c