液体压强, SPM Physics Glossary

释义

液体中某点的压强，随深度和密度增大（压强 = 高度 × 密度 × 重力场强度），且向各个方向作用相等。

压强的定义是单位面积上所受的力，写作 P = F ÷ A，其中 P 是以帕斯卡(Pa)为单位的压强，F 是以牛顿(N)为单位的力，A 是以平方米(m²)为单位的面积。一帕斯卡等于一牛顿每平方米(1 Pa = 1 N m⁻²)。

液体在某一深度处的压强由 P = hρg 给出，其中 h 是液面以下的深度，以米(m)为单位，ρ 是液体密度，以千克每立方米(kg m⁻³)为单位，g 是重力场强度，约为 9.81 m s⁻²(计算时有时取 10 m s⁻²)。

这个公式表明，液体压强只取决于深度和密度，深度越大压强越大，而与容器的形状或底面积无关。因此，两个形状不同但盛有同种液体、深度相同的容器，在该深度处的压强完全相同，这也说明了为什么液体总会自行找到并维持共同的液面高度。

一名潜水员下潜到海水表面以下 5 m 处，海水密度为 ρ = 1030 kg m⁻³。取 g = 9.81 m s⁻²，计算仅由水造成的压强。

根据 P = hρg，压强为 P = 5 m × 1030 kg m⁻³ × 9.81 m s⁻² = 50 521.5 Pa，可四舍五入为 P ≈ 50 500 Pa。

这个数值只代表潜水员上方水的重量所产生的压强；潜水员实际承受的总压强还包括压在水面上的大气压力，因此需要把两者相加才能得出该深度处的总压强。

请注意，深度是从液面垂直向下量取，以米为单位；密度以千克每立方米表示；整个计算过程中最终压强都正确地以帕斯卡表示。

在试卷一中，客观题常要求考生用 P = F ÷ A 或 P = hρg 计算压强，或从选项中辨认影响液体压强的因素。在试卷二中，结构题通常要求考生写出影响液体压强的因素、根据某点上方液体重量解释为何压强随深度增加而增大，并针对给定深度计算压强。

在试卷三中，实验任务通常使用在容器不同高度开孔的装置，要求考生描述水柱喷射距离如何显示压强随深度增加。

常见的错误是把压强与力混淆，遗漏了面积或深度这一项，或错误地以为更宽或更大的容器会改变某一深度处的压强。

来源: DSKP KSSM Physics Form 4 and 5 (Versi English) (Bahagian Pembangunan Kurikulum (BPK), KPM)

常见问题

为什么液体压强只取决于深度而与容器形状无关？

某一点的液体压强来自其正上方液体的重量，由 P = hρg 给出。它只取决于垂直深度 h 与液体密度 ρ，而与容器在该高度处的宽窄无关，因此盛有同种液体、深度相同的不同形状容器，在相同深度处的压强也相同。

帕斯卡与牛顿每平方米之间是什么关系？

帕斯卡(Pa)是压强的国际单位，其定义为一帕斯卡等于一牛顿的力作用在一平方米面积上：1 Pa = 1 N m⁻²。这两个单位完全等价，在压强计算中可以互相替换使用。

计算液体压强时应该用 g = 9.81 m s⁻² 还是 g = 10 m s⁻²?

除非题目特别说明为了方便计算取 g = 10 m s⁻²，否则应使用精确值 g = 9.81 m s⁻²。务必核对题目所给出的数值，并在整个解题过程中保持一致使用，以免最终答案出现不一致。