连通器原理Word版
8页1、连通器原理主讲人:黄冈中学高级教师方红梅一周强化一、一周知识概述在学习了液体的压强特点及计算公式的基础上,本周我们探讨有关液体压强知识的应用。第一课时学习连通器及其原理;第二课时用连通器原理解释日常生活、生产、交通、自然中的相关物理现象,例如茶壶、船闸、喷泉等;第三、四课时讲解当连通器里注入两种不同液体时的相关问题。本周知识实质上是对液体压强知识的复习,望特别关注,下周将学习大气压强。二、重难点知识归纳及讲解(一)、连通器及其原理1、什么是连通器:上端开口,下部相连通的容器。2、连通器原理:连通器里的水不流动时,各容器中的水面总保持相平。3、连通器水面相平的原因。如图所示,设想容器底部有一薄塑料片CD,当液体不流动时,薄片CD处于静止,则其受力平衡,即F左=F右,F左是薄片左边的液体对它的压力,F右是薄片右边的液体对它的压力。可知P左S左=P右S右,对于薄片CD,其受力面积一定,即S左=S右,故P左=P右,由液体压强公式得:左gh左=右gh右。当连通器里注入的是同种液体(例如水)时,左=右,得:h左=h右,即液面(水面)相平。 特别注意:要判断连通器中各液面是否相平时,首先要知道连通器
2、里装的是不是同种液体。如果连通器里装有不同的液体时,要进行讨论:(1)、以两种液体为例,如果装入的两种液体密度大小相同,则液面最终会相平;(2)、如果两种液体密度大小不同,但相互间可互溶,可构成均匀的混合液,则液面依然相平;(3)、如果连通器里装有密度不同的且不混合的液体,连通器液面不相平。例1、如图所示,一U型管下端有一个阀门,阀门开始时关闭,U型管一侧装有煤油,另一侧装有水,并且两液面相平,那么当把阀门打开时,将会发现_。推荐精选解答:首先判断U型管是一个连通器,因两管中装入的是不同液体,且密度大小关系水煤油,根据P=gh,由于液体相平,即h相同,所以P左P右。在阀门处取一薄液片,则其受左、右液体的压力F左F右,当打开阀门时,部分水将经过阀门到达右侧,直至压强相等。注意:此题中打开阀门时,部分水将流入右管。当连通器中的液体不流动时,知左管中水面比右管中煤油液面要低一些,应满足水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、油面的竖直高度。例2、如图所示,U型管内装有水银,向右管中倒入一定量的水后,两管中水银面相差2cm,求此时两管的液面高度差是多少?解析:由连通器原理
3、可知,当水和水银静止时,U型管两侧液体压强应相等,如图所示,设水和水银的交界面为MN,水面、水银面到MN的距离为h1、h2。P左水银g(h2h3)水银gh2水银gh3P右水gh1水银gh4又因为h3=h4,则有水银gh2=水gh1将已知量代入可求得h2=13.6h2=13.62cm=27.2cm则两管中液面高度差为h=h1h2=27.2cm2cm=25.2cm反思:推荐精选此类题关键是根据连通器原理,抓住液体静止平衡时U型管左、右两侧压强相等的规律列方程求解。如果出现两种或两种以上液体时,一般以两种液体最低交界面为平衡面,列平衡面上方两侧液柱压强等式,代入已知量算出未知量或h。例3、根据图中所示各容器两侧管中液面的高度,判断同一容器中的两种液体的密度大小。(选填“”、“”或“=”)A图中A_B;B图中A_B;C图中A_B;D图中A_B。解答:分别取两种液体的交界面为平衡面,应满足P左=P右,即AghA=BghB对A图:hAB。同理,B图、C图中hA=hB,则A=B;D图中hAhB,则AB。点评:本题告诉我们一种比较液体密度大小的方法,如果将此题作一些改变,题中已知A、hA、hB,则可以
4、求出液体的密度B,因此连通器也可用来测定液体的密度。(二)、连通器在生活、工农业生产、交通等方面的应用。1、茶壶:壶嘴应略高于壶口,不然茶壶不能装满茶水。2、工业锅炉内水位计:锅炉内水位不能直接观察,用与锅炉连通的玻璃管制成连通器,则管内与锅炉水面相平。3、农田输水管:有的地方把农田输水管埋在地下,穿过公路,这也是利用连通器原理。(农业涵洞见在线测试6)4、船闸:在船闸整个工作过程中,当打开上游阀门时,上游和闸室构成连通器;当打开下游阀门时,下游和闸室构成连通器。例4、图中是轮船通过船闸时的示意图,可以知道下一步先打开的是_,再打开的是_。解答:由图中轮船船头指向可知船是从上游驶往下游的,而且已经进入闸室。此时,应打开阀门B,则闸室与下游构成连通器,水从闸室流向下游,当闸室中水面与下游相平时,闸门D打开,船驶往下游。推荐精选点评:要知道船闸有两个闸门、两个阀门;知道船从上游驶往下游(或从下游驶往上游)时各阀门和闸门的开、闭顺序;理解船闸整个工作过程中两次构成连通器。例5、洗手池的排水管如图所示,为什么设计成弯曲的?答案:排水管弯曲的部分实际上是一个连通器,水池的水排出后,弯管会存留一定
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