初中物理液體壓強問題的探究

【摘 要】液體壓強是初中物理的重要知識點，很多學生對液體壓強問題認識不清晰，解題的過程中出錯率較高。為幫助學生更好地理解液體壓強問題，掌握液體壓強產生的本質，提高學生分析問題的靈活性以及解題能力，教師應注重結合學生容易混淆的知識點創設相關的問題情境，在課堂上與學生一起探究，使學生更好地掌握分析液體壓強問題的思路。

【關鍵詞】初中物理;液體壓強;臨界問題

【中圖分類號】G633.7? 【文獻標識碼】A? 【文章編號】1671-8437（2021）22-0159-02

筆者在教學中發現一些學生通常是死記硬背液體壓強公式，解題時也經常出現張冠李戴的現象，究其原因是學生對液體壓強公式的本質理解不深。為防止上述情況的發生，提高學生的解題能力，教師應注重結合具體的問題情境與學生一起探究液體壓強問題的解題過程。

1? ?液體壓強深度的理解

液體壓強的計算公式為p=ρgh，但很多學生對公式中的“h”理解不深，導致在解題的過程中出錯。“h”表示受液體壓強的點與液面的垂直距離而非高度，一些學生常在看到一些傾斜的容器時，錯誤地將受液體壓強的點和液面的距離參數代入到“h”中[1]。為使學生深刻理解“h”的含義，教師在教學中應注重利用多媒體為學生展示不同形狀的容器，為學生深入剖析容器中不同點所受壓強的情況，尤其是通過講解液體壓強的產生本質，即液體的壓強是由液體的重力引起的，使學生準確把握“h”的本質。同時，教師要注重為學生講解相關例題，給學生預留一定的思考、討論時間，進一步強化學生對液體壓強深度的認識與理解[2]。

如題：已知在同一水平桌面上放置甲、乙、丙、丁四個容器，如圖1所示。其中甲、乙、丙中裝有酒精，丁容器裝水。A、B、C、D分別為四個容器液體中的一點，D點在“L”形容器水平部分的頂部，四點距離液面的垂直距離均為5.5 cm。

（1）已知 ρ酒精=0.8×103kg/m3，乙容器中酒精對B點的壓強為? ? Pa，丁容器中水對D點的壓強為? ? Pa（g取10N/kg）。

（2）A、B、C、D四個位置受到液體的壓強的大小關系為：pA ? ? pB ? ? pC ? ? pD。

分析：不管四個容器的形狀如何，由液體壓強公式p=ρgh可知，在ρ相同或已知的條件下，只需算出h的值即可算出壓強，其中h的值表示的是要求解的點和液

面的垂直距離。此題中pB=ρ酒精gh=0.8×103kg/m3×10N/kg

×5.5×10?2m=440 Pa，pD=1.0×103kg/m3×10N/kg

×5.5×10?2m=550 Pa。因四個容器中要求點的壓強與液面的垂直距離相同，因此，液體密度越大壓強也就越大，則pA=pB=pC

2? ?同種液體的壓強問題

在分析同種液體壓強問題時應緊緊圍繞液體壓強的計算公式，既然是同種液體，則影響液體壓強的因素只有“h”。筆者在教學中發現，一些學生容易受液體形狀的干擾而做出錯誤的判斷。事實上為更好地解答相關習題，應具體問題具體分析。解決問題的關鍵在于準確分析研究對象垂直方向上液體的分布情況[3]。教師在教學中應注重篩選經典例題為學生講解不同容器中不同位置液體壓強的分析思路，還可設計相關問題與學生在課堂上積極互動，適時點撥學生。另外，為使學生更好地區分液體壓強與固體壓強，能根據具體情況靈活地選擇計算公式，教師應注重設計相關問題，要求學生分析、解答。

如題：如圖2中A、B、C為底面積、質量均相同而形狀不同的三個容器，其中A容器底面小開口大，B容器為圓柱形，C容器底面大開口小。向三個容器中加入等高的同種液體，則液體對容器底部的壓強大小關系為：? ? ;容器對桌面的壓強的大小關系為：? ? ?。

分析：A、B、C三個容器中裝的是同種液體，而且高度相同，由p=ρgh可知液體對容器底部的壓強大小相等，即pA=pB=pC;三個容器的質量相等，底面積相等，但裝入液體的質量不相等，大小關系為：mA>mB>mC，由 p=F/S可知容器對桌面壓強的大小關系為：PA>PB>PC。

3? ?不同種液體的壓強問題

分析不同種液體壓強問題時，由液體壓強公式可知需要分析液體的密度ρ以及h兩個參數，分析 ρ的大小時可運用質量與體積的關系、浮沉條件等知識進行判斷。學生解答該類習題時應從給出的已知條件入手，明確容器的底面積大小是否相等，通過觀察判斷出容器的體積大小關系，然后運用給出的液體質量，便可得出液體密度大小關系。教師在教學中為提高學生分析該類問題的能力，應結合學生學習實際，創設相關的問題情境，提出學生容易搞混淆的問題，然后與學生一起分析，在加深學生印象的同時，使學生能清晰地認識不同問題間的區別與聯系，選擇正確的計算公式，代入正確的參數[4]。

如題：如圖3，甲、乙、丙為三個底面積大小相等（質量與厚度忽略）的容器，乙容器為圓柱形，甲容器底面大開口小，丙容器底面小開口大。向三個容器中分別裝入深度和質量均相同的三種液體。

（1）液體的密度的大小關系為：ρ甲? ? ρ乙? ? ρ丙。

（2）液體對容器底部的壓強大小關系為：p甲? ? p乙

p丙。

（3）液體對容器底部的壓力大小關系為：F甲? ? F乙

F丙。

（4）容器底部對桌面的壓力大小關系為：F'甲? ? F'乙

F'丙。

（5）容器底部對桌面的壓強大小關系：p'甲? ? p'乙

p'丙。

分析：三個容器中裝入液體的深度和質量均相同，底面積大小相等，則液體體積關系為V甲ρ乙>ρ丙;由p=ρgh可知h相同，則液體密度越大，液體對容器底部的壓強越大，即p甲>p乙>p丙;由壓力定義可知，F=pS，三個容器的底面積相等，則壓強越大受到的壓力也就越大，即F甲>F乙>F丙;容器底部對桌面的壓力和容器及其液體質量有關，但容器質量不考慮，因此，液體的質量越大容器對桌面的壓力越大，三個容器中液體質量相等，則F'甲=F'乙=F'丙;而p=F/S，容器底面積大小相等，則 p'甲=p'乙=p'丙。

4? ?液體壓強中的臨界問題

初中物理有關液體壓強的問題情境靈活多變，其中部分習題涉及臨界問題，對學生分析問題的能力要求較高。解答該類問題的關鍵在于準確地把握臨界點，找到引起臨界點發生改變的內在原因。事實上臨界點就是物體受力改變的點，因此，分析這類問題應明確物體所受的力是增加了還是減少了，運用受力分析知識構建對應的等式關系。教師在課堂上僅僅講解相關的理論是不行的，應注重為學生講解相關習題的解題過程，為學生做好解題的示范，使學生真正掌握分析液體壓強中的臨界問題的思路與方法。

如題：在水平桌面上放置一底面積為200 cm2的加入適量水的薄壁圓錐形容器，將兩端開口的玻璃管下端口用一薄塑料片堵住，而后插入水中24 cm深的位置，則水對塑料片向上的壓強為? ? Pa。而后向管中緩緩倒入某種液體，液面高出水面6 cm時，塑料片剛好下沉，則塑料片受到水的壓力? ? （選填“小于”“等于”“大于”）管中液體的重力，管中液體對塑料片向下的壓強為? ? Pa，管中液體的密度為? ? kg/m3（忽略塑料片質量，g取10N/kg）。

分析：水對塑料片向上的壓強可由液體壓強計算公式計算求得，p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.24 m=2400 Pa。向管中倒入液體后塑料片會受到管中液體壓力和管外液體壓力的共同作用，塑料片剛好下沉，由平衡條件可知塑料片受到的壓力大小相等，方向相反。針對同一塑料片，由F=pS可知其受到的壓強大小相等，即p液=p水，而p液=ρ液gh，這里需要注意，因液面高處水面6 cm，因此，塑料片受到的壓強是液體高6 cm+24 cm=30 cm產生的，即h=30 cm，則ρ液=p液/gh=p水/gh==0.8×103kg/m3。

教師在初中物理液體壓強教學中要為學生創設盡可能多的問題情境，鍛煉學生思維的靈活性，深化學生對液體壓強本質的理解，尤其要重視與學生一起辨析容易混淆的問題，使學生能夠迅速找到正確的解題思路，提高解題效率，增強解答液體壓強問題的自信心。

【參考文獻】

[1]李成超.淺析初中物理液體壓強教學過程中常見問題及對策[J].新課程，2020（49）.

[2]孫鐵軍.淺談初中壓力壓強疑難問題的突破策略[J].數理化解題研究，2020（14）.

[3]王碧鴻，張皓晶，李肖，桑蕊蕊，張雄.對幾組液體壓強現象的分析[J].湖南中學物理，2018（6）.

[4]魯山印.基于高階思維下的物理教學設計探究——以液體壓強教學為例[J].考試周刊，2020（54）.

【作者簡介】

王丹（1986～），女，漢族，吉林延吉人，碩士，中學一級教師。研究方向：初中物理教學與研究。