师：同学们好，很高兴和大家再次相见。今天我们学习初中物理，上海科学技术出版社八年级第八章第二节第二课时——科学探究液体的压强。上节课，我们学习了液体压强的特性，现在一起来回顾一下。液体由于受到重力作用且具有流动性，对容器底部和侧壁都有压强。液体内部各个方向都存在压强，同种液体在同一深度，各个方向压强相等；在同一液体内部，随着深度增加，压强增大；不同液体在同一深度，液体密度越大，压强越大。最后，我们还学习了液体压强的计算公式：p = ρgh 。那么，液体压强在生活中有哪些应用呢？我们先来看一张图片。三峡双线五级船闸规模举世无双，是世界上最大的船闸。它全长6.4公里，其中船闸主体部分1621米，引航道4.8公里。船闸的水位落差堪称世界之最，上下落差达到113米，船舶通过船闸要翻越相当于40层楼房的高度。这给三峡通航带来了巨大难题，船舶是如何实现通航的呢？现在，请大家仔细观察这些容器，看看它们在形状上有什么共同特点，着重观察它们的上端和底部。
生：（观察后回答）
师：同学们观察得很仔细。我们发现这些容器上端开口、底部互相连通，在物理学中，我们称它们为连通器。那么，如果在连通器中装入液体，会出现什么现象呢？这是一个茶壶，壶嘴和壶身底部相通，上端开口。如果向壶中加入茶水，会发生什么呢？请同学们认真观察茶壶中的液体有什么特点。
生：（观察后回答）
师：同学们应该都发现了，无论怎么倾斜，壶身和壶嘴中的水位始终保持在同一水平面上。那么，是不是所有连通器中的液体都会在同一水平面上呢？这是否需要满足什么条件呢？连通器是上端开口、底部连通的容器。向连通器内倒入液体，待液体静止后，会发现各容器内液体液面相平。倒入另一种液体，静止后各容器内液面依然相平，这说明连通器内装有相同液体，且液体不流动时，各部分液面高度相同。将连通器倾斜，液面总是在同一水平面上。再向连通器内倒入不同液体，静止后各容器内液面不一定相平。总结一下，连通器内装有相同液体，且液体不流动时，各部分液面高度相同，且与容器形状、液体种类无关；连通器内装入不同液体时，液面不一定相平。通过实验，我们得到了连通器的原理：静止在连通器内的同一种液体，各部分与大气相接触的液面总是保持在同一水平面上。
物理研究方法多种多样，上节课我们通过理论推导得出了液体压强公式，同样，我们也可以用理论推导得出连通器原理。大家请看理论推导过程，这是一个简化后的连通器，在它底部正下方有一个叶片AB，叶片AB受到左边液体给它的压力F1和右边液体给它的压力F2 。若液体静止，叶片AB也保持静止。根据二力平衡条件，当物体处于静止或匀速直线运动状态时，作用在物体上的两个力大小相等、方向相反且作用在同一条直线上，于是得出F1 = F2 。根据压强公式，P1 = F1÷S ，P2 = F2÷S 。由于作用在同一页面上，左右两边截面积相同，所以P1 = P2 。将其代入液体压强公式，P1 = ρgH1 ，P2 = ρgH2 。因为液面AB两边是同种液体，最后得到H1 = H2 。回顾整个推导过程，要使H1 = H2 ，即液体深度相同，必须满足两个条件：一是液体静止，二是连通器中装相同液体，这与前面实验结果一致。
那么，连通器原理在生活中有哪些应用呢？我们通过一道题目来看一下。请根据连通器原理判断甲乙两把茶壶哪一个能装更多的水。
生：（思考后回答）
师：想必同学们都已经判断出来了。茶壶壶身和壶嘴底部相通、上端开口，是一个连通器。装在其中的液体静止时要满足连通器原理，茶壶能装多少水取决于壶嘴的高度。甲壶的壶嘴高于乙壶的壶嘴，所以甲壶可以装更多的水。同学们，你们答对了吗？那连通器在生活中还有其他应用吗？这是锅炉水位计，我们通过观察锅炉水位计中的水位高度，就能知道锅炉里有多少水。它的工作原理是什么呢？请看它的结构示意图，我们发现锅炉容器和水位计底部相通、上端开口，构成了一个连通器，水位计中的水高度和锅炉中的水高度在同一水平线上，于是就能知道锅炉中水的多少。这是下水道弯管，它也是一个连通器。下水道弯管设计成这样有什么目的呢？
生：（思考后回答）
师：洗手水池和便桶下面的下水管都做成弯曲形，在弯曲部总能保持一定的水，利用这个很少被人注意的弯曲形管就能堵住下水道，防止下水道里的异味冒出来。这是牲畜自动饮水机，它可以实现供水自动化，原理是什么呢？
生：（思考后回答）
师：利用连通器原理，还可以做自动家畜喂水机。把引水槽和蓄水桶连接，蓄水桶用一个浮在水面的浮球带动杠杆控制供水管，就像抽水马桶水箱里的浮子一样。当水位和引水槽的水位相平时，自来水管就被浮球开口堵死；当蓄水筒里的水位下降，浮球跟着下降，自来水管就被打开，自来水又向蓄水桶里注水。浮球开关总能保持蓄水桶里的水位一定，这样引水槽里的水位也会总保持在一定位置。家畜什么时候想喝水，饮水槽里总是有水，家畜不喝水也不会从饮水槽中溢出来，实现了自动控制。
我们回到之前的问题，三峡是如何实现通航的呢？请大家看这段视频。
（播放视频）
师：三峡工程举世瞩目，大坝上下游的水位差最高可达113米，相当于40层楼房的高度。大坝旁的五级船闸主体部分全长1621米，是世界上最大的人造连通器。现在我们来看上游的轮船是怎样通过五级船闸顺利到达下游的。轮船从上游驶向下游，到第一级船闸，关闭下游阀门，打开上游阀门，使闸室内水面上升。当水面上升到和上游水面相平时，打开上游闸门，船驶入闸室，然后关闭上游闸门，打开下游阀门，将闸室中的水排出，轮船随水面一起下降。当闸室中的水面与下一级闸室水面相平时，打开下游闸门，轮船就能轻松驶入下一级船闸。就这样，轮船连续驶过五级闸室，徐徐降落113米，顺利到达下游。三峡通航这样一个世界级难题，解决办法就是连通器原理。其实生活中有很多难题，解决办法往往很简单，只要大家有善于思考的习惯。知识就是力量，液体压强特性的第二个应用就是液压机。在生活中，我们维修和更换汽车轮胎时，会用到一个装置叫液压千斤顶。我们先来看一下它是如何工作的。
（展示液压千斤顶工作过程）
师：液压千斤顶配合一个简单的杠杆，就可以轻松将一辆汽车抬高，它的原理是什么呢？液体在传递压强时有这样一个特性：加在密闭液体上的压强能够大小不变地被液体向各个方向传递。在物理学中，我们称这个原理为帕斯卡定律。那么，液压千斤顶是如何工作的呢？这是液压千斤顶的原理图，我们将其放大。作用在小活塞上的压力F1和作用在大活塞上的压力F2 。小活塞的面积为S1 ，大活塞的面积为S2 。在大小活塞之间是一段被密闭的液体。根据帕斯卡定律，F1在小活塞上产生的压强P1被大小不变地传递到了大活塞S2上，即P1 = P2 。再根据压强公式，得出F1÷S1 = F2÷S2 ，通过移项可得F2 = S2÷S1×F1 。因为大活塞的面积S2大于小活塞的面积S1 ，所以F2大于F1 。这样一来，大活塞上就产生了一个与其表面积成正比的力。液压千斤顶配合杠杆，就可以用较小的力抬升较重的物体。下面我们通过一道例题，运用帕斯卡原理解决实际问题。如图所示，A、B是两个上端开口的容器，如果在A、B两端开口向上的地方安装一个活塞，将液体密封，且活塞B的面积是活塞A的10倍。在活塞A上加上50牛顿的力，则液体对活塞B的压力为多大？