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固体的压强 同步辅导

发布时间:2013-09-30 10:27:18  

固体的压强

★【知识梳理】

1. 压力:垂直压在物体表面上的力叫压力。

2.研究影响压力作用效果因素的实验:(采用了 控制变量法 和 对比法 ):

压力的作用效果从海绵的凹陷成程度可以看出,凹陷程度越明显,压力的作用效果越大;凹陷程度越不明显,压力的作用效果越小。

(1)比较甲、乙两图,说明: 受力面积相同时,压力的作用效果与压力的大小有关,压力越大,压力的作用效果越大;压力越小,压力大作用效果越小 。

(2)比较乙丙乙、丙说明: 压力大小相同时,压力的作用效果与受力面积的大小有关,受力面积越小,压力的作用效果越大;受力面积越大,压力大作用效果越小 。

概括这两次实验结论是: 压力的作用效果与压力的大小、受力面积的大小有关 。

3.压强:定义: 压力与受力面积的比值 。 物理意义: 单位面积上所受压力的多少 。 计算公式:p=F

S。也可进行变形得F? ,S? 。

式中p的单位是:帕斯卡(Pa),简称:帕,1帕= ,

压力F的单位是:牛( N );受力面积S的单位是:米(m);

说明:① 使用该公式计算压强时,关键是找出

为: );

② 把物体放在水平桌面或地面上时,一般有F?G?mg,但不在水平面时,压力的大小与重力无关,如图;

2 2压力F和受力面积S (受力面积

③ 计算时如果单位不统一请先统一单位再代入公式进行计算。

4.改变压强的方法

1.增大压强方法 :

①当受力面积不变时,可通过 的方法来增大压强(S不变,F↑)。

如:自行车把上帝皮套套的很紧、用扳手拧螺丝;

②当压力不变时,可通过 的方法来增大压强(F不变,S↓)。

如:缝衣针做得很细、菜刀刀口很薄;

③同时把F↑,S↓。

2.减小压强:

① 当压力不变时,可通过 的方法来减小压强(F不变,S↓)。

如:铁路钢轨铺枕木、坦克安装履带、书包带较宽等。

② 当受力面积不变时,可以通过 的方法来减小压强(S不变,F↓)。

③ 同时把压力减小,受力面积增大,也可以减小压强。

★【典例分析】

题型一 【改变压强的方法】

例1 ① 在下列事例中,为了减小压强的是( )

A.大卡车的车轮比小轿车多而宽 B.软包装饮料的吸管,有一端是尖的

C.缝衣针、注射器的针头都很尖 D.菜刀用过一段时间需要磨一磨

② 在日常生活和生产中,有时需要增大压强,有时需要减小压强.下列四图中为了减小压强的是( )

A. B. C. D. 冰鞋上装有冰刀 飞镖的箭头很尖 载重车装有许多车轮 压路机上的碾子质量很大 练习1 ① 下列事例中能减小压强的是( )

② 在生物进化的过程中,动物身上的各种器官不断地完善,以适应生存的环境。我们所了解的以下事例中,有减小压强功能的是( )

A.啄木鸟,长有细长而又坚硬的尖喙,便于啄开树皮

B.人口腔里的牙齿根据咀嚼功能的不同,分出了切牙、尖牙等

C.骆驼的体重比马的体重大不了一倍,脚掌面积是马蹄的三倍

D.大象长有两个大耳朵,不仅可以发挥听觉功能,还能用于散热

例2 ① 以下实例中,利用增大压强的办法工作的是 ( )

A.大型拖拉机安装履带 B.将菜刀磨得很锋利

C.滑雪时穿滑雪板 D.骆驼长着大脚掌

② 如右上图所示,在沙湖滑雪场,同样体重的步行者腿脚深陷雪中,

而滑雪者却如履平地,为什么?

练习2 ① 如图所示的四个实例中,为了增大压强的是( )

② 据报道:“一男子陷在泥沼里,他挣扎着力图把一只脚拔出来,结果下陷得更快更深.抢救队员在泥沼上铺上木板,从木板上靠近该男子,把绳索递给他.大家合力把他拉出后,让他平躺在泥沼上以蛙泳姿势移离泥沼.”

(1)报道中描述 的过程对泥沼的压强增大;

(2)报道中描述 和

的过程对泥沼的压强减小,你判断的依据是: 。

③ 某同学在水平道路上骑自行车,当车胎发生慢漏气时,车胎对地面的压强将( )

A. 变大 B. 变小 C. 不变 D. 不好确定

④ 如图所示,物体A在水平推力F的作用下,从甲图位置匀速运动到乙图

位置.在此过程中,A对桌面的压力将 (填“变大”、“不 变”或“变

小”),A对桌面的压强将 (填“变大”、“不 变”或“变小”)。

★【动手练一练】

1.下列实例中属于增大压强的是 ( )

2. 下.图所示的事例中,属于增大压强的是( )

3.小波同学去超市购物,双手常被较重的塑料袋勒得发痛,为此发明了塑料袋小提手,如图所示从物理角度认为

使用这种小提手提塑料袋能( )

A.增大对手的压强 B.减小对手的压力

C.减小对手的压强 D.增大对手的压力

题型二【压强的计算】

例3 ① 如图所示,一个方桌重75 N,桌上放有一台质量为20 kg的电

视机,桌子每只脚与水平地面的接触面积是25 cm2,求桌子对地面的压强。

提示:计算固体产生的压强,需要找出压力F和受力面积S (即接触面

积,),物体在水平面上时,水平面所受压力F?G?mg,受力面积即为

两个相接触的物体之间的那个较小的面积,注意单位的统一。

② 封冻的江河水面能够承受的最大压强是7?10Pa,一辆20t的坦克能够在冰面上行驶吗?(g取10N/kg,每条履带跟地面的接触面积是2m)

提示:有关能否承受的压强计算问题,注意利用公式p=25F计算出施加的压强p,再与物体所能承受的S

最大压强p0相比,如果p?p0,则可以承受;如果p?p0,则不可以承受。计算时注意单位的统一。

练习3 ① 芭蕾舞演员体重为475N,每只脚掌面积为150cm2,表演时足尖与地面的接触面积为9.5cm2;大象的体重为6×104N,每只脚掌面积600cm2。

求:(1)芭蕾舞演员足尖着地表演时和大象四脚着地时各自对地面的压强;

(2)芭蕾舞演员和大象是否都能在冰冻的河面上行走?(封冻河面能承受的最大压强是3.4×104Pa)

② 某封冻的河面上的冰能承受的最大压强是4×104Pa,在冰面上行驶的小车质量是200kg,它与冰面的接触面积是0.4m2.在保证安全的情况下,小车上最多能装多大质量的货物?取g=1ON/kg。

③ 一张报纸平摊在桌面上,它对桌面的压强约为0.5Pa;半张报纸平摊在桌面上,它对桌面的压强约为 ;将整张报纸对折后再放在桌面上, 它对桌面的压强约为 。

例4 ① 正方体A、B的质量之比为3:1,底面积之比为1:4,则平放在水平桌面时对桌面的压强之比为 。

提示:有关比值的计算,公式p=F中有3个物理量,只要知道其中的任意两个的比值,都可已根据该S

公式或其变形把这个未知的物理量的比值求出来。比如本题已知质量之比,平放在水平桌面时,对水平桌面的压力F就等于重力G,而重力G?mg,所以已知质量之比就相当于知道压力之比;已知底面积之比就相当于已知受力面积之比,要求压强之比,则由p=F可得出A、B对地面的压强的表达式:S

FA

pSFSFSFFpA=A,pB=B,所以A、B对水平桌面的压强之比为A=A?AB?AB,代入已知比值pBFBSAFBFBSASASB

SB

即可求出答案。

② 长方体A、B的底面积之比为3:5,平放在水平桌面时对桌面的压强之比为2:3,则它们的重力之比为 。

③ 两正方体物体A、B的质量之比为1:4,对地面的压强之比为9:4,求两正方体的底面积之比为 ;边长之比为 。* 密度之比 。

练习4 ① 圆柱A、B的质量之比为2:3,底面积之比为3:4,则平放在水平桌面时对桌面的压强之比为 。

② 某物体A、B的底面积之比为1:3,平放在水平桌面时对桌面的压强之比为4:3,则它们的重力之比为 。

③ 两正方体物体A、B的重力之比为1:3,对地面的压强之比为27:1,求两正方体的底面积之比为 ;边长之比为 。* 密度之比 。

例5 如右图是甲、乙两种物质的质量和体积关系图像,若用质量相等的甲、乙两种物质分别制成实心正方体A、B,则正方体A、B对水平地面的压强之比为

( )

A.4:1 B.2:1

C.1:4 D.1:2

提示:已知m—V图像由??mm可求得物体的密度,由质量之比和密度之比根据V?可求得体积之比,V?

进而可求出底面积之比,然后再利用有关压强比值的计算方法即可求得相

应的问题。

练习5 ① 如图所示是甲、乙两种物质的质量和体积的关系图像。若用质量相等的甲、乙两种物质分别制成等高的实心圆柱体A、B,把它们并排竖放

在水平地面上,则两圆柱体A、B对水平地面的压强之比为 ( )

A.8︰1 B.4︰3 C.4︰1 D.1︰2

② 如图所示是甲、乙两种物质的质量和体积的关系图像。若用质量相等的甲、乙两种物质分别制成实心的正方体A、B,把它们并排竖放在水平地面上,则

两正方体体A、B对水平地面的压强之比为 ( )

A.8︰27 B.9︰4 C.2︰3 D.3︰1

★【动手练一练】

4. 将一个重量为20N、底面积为0.05m的长方体平放在某一水平桌面中央,水平桌面的面积为0.8m,则长方体对水平桌面的压强为( )

A.2.5 Pa B.25 Pa C.40 Pa D.400Pa

5. 将质量为200g、底面积为4×10m的物理书平放在水平课桌中央,课桌面积为0.2m,则书对课桌的

压强为(g取10N/kg)( )

A.5Pa B.10Pa C.50Pa D.

5000Pa

-22222

6. 一封闭容器装满水后,静止放在水平面桌面上,如图甲所示,对桌面

产生的压力与压强分别为F1、P1;当把容器倒放在桌面上如图乙所示,

静止时对桌面产生的压力与压强分别为F2、P2.则( )

A.F1?F2,p1?p2 B.F1?F2,p1?p2 C.F1?F2,p1?p2 D.F1?F2,p1?p2

7. 一块长方体橡皮,重为0.3N,侧放于水平桌面上时,它与桌面的接触面积是

1?10?3m2。它对桌面的压强是。若沿ab方向竖直向下切去一块,则

剩余部分对桌面的压强 (填“变大”或“变小”或“不变”)、橡皮的

密度 (填“变大”或“变小”或“不变”)。

8. 一块砖平放和竖放在地面(水平地面)上时,其受力面积之比为4:1,则平放和竖放时,对地面的压强之比为________,压力之比为__________。

9.①一头质量为6×103kg的大象,每只脚掌的面积为600cm2,它的重力为

_______N,它四脚着地时对地面的压强为_______Pa.若大象抬起一条腿,如图所

示,它对地面的压力________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。(g取10N/kg)

② 一个盛水的平底茶杯,质量为450g,底面积为50cm2,放在水平桌面上,杯

子和水所受的重力为 ______________N(g取10N/kg),杯子对桌面的压强为_____________Pa。

【压强的比较】

提示:比较压强的大小,当受力面积相同时,压力大的压强大;当压力相同时,受力面积小的压强下。遇到切割物体的问题时,需要注意切去一部分后剩余压力和受力面积与原来相比如何变化,同时减小(或增大)则看减小(或增大)的倍数是否相同,相同则压强不变;倍数不同则压强发生变化

例6 图所示,甲、乙、丙、丁四个完全相同的圆柱体竖放在水平地面上,若把乙、丙中的阴影部分切除后,试比较甲、乙、丙、丁对水平地面的压强大小?

解析:由题意可知甲乙丙丁四个圆柱的重力G相同,

底面积S均相等。

因为均放在水平地面上,

所以甲图中压力F甲?G,乙图中F乙=

中F丙?1G,丙图211G,丁图中F丁=G; 22

受力面积甲图中S甲?S,乙图中S乙=111S,丙图中S丙?S,丁图中S丁?S; 222

111GGGF1GGGG?由p?可得p甲?,p乙?。 ?,p丙??,p丁=11SS2SSSSSS

22即p丁?p甲?

p乙

?

p丙。

练习 6 练太极拳是很好的强身健体运动.图甲姿势换成图乙姿势时,人对水平地面的( )

A.压力变大,压强不变 B.压力变大,压强变大

C.压力不变,压强变大 D.压力不变,压强变小

★【动手练一练】

10.① 如图所示,将一块砖平放、立放、侧放时,它对地面的压强( )

A.平放时最大

B.立放时最大

C.侧放时最大

D.平放、立放、侧放时,一样大 ② 有些公共汽车配备逃生锤,遇到紧急情况时,乘客可以用逃生锤打破玻璃逃生,为了更容易打破玻璃,逃生锤外形应选择图中的( )

A. B. C. D.

11. 如右上图所示平放在水平地面上的砖,沿竖直方向(见图中虚线)截去一半,则剩下的半块砖与原来整块砖相比( )

A. 对地面的压强不变 B. 对地面的压力不变 C. 砖的密度减小一半 D. 砖受到地面的支持力不变

12. 父子二人在沙地上行走,他们在沙地上留下的脚印大小不同,深浅相同,则他们对沙地的压力相比 ,及压强相比 。(填:“父亲大”,“儿子大”,“一样”)

13. 高度、材料相同的实心长方体A和B放在水平桌面上,它们的大小如图所示。它们对桌面的压力分别为FA、FB,压强分别为PA、PB。关于它们的大小关系,正确的是( )

A.FA<FB PA<PB B.FA>FB PA=PB

C.FA>FB PA>PB D.FA>FB PA<PB

【探究影响压强的因素】

提示:压力作用效果的大小通过观察海绵或者泡沫、沙子的凹陷程度来分析,凹陷程度越大,压力大作用

效果越大;凹陷程度越小,压力作用效果越小。

例7 小明同学为探究压力的作用效果与哪些因素有关时,用了完全相同的四块砖和完全相同的三块海绵,做了如图所示的三个实验。

①该探究实验用到的实验方法是

②观察三个实验,比较甲图和 图所示实验,说明:受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显。

③观察三个实验,比较甲图和丙图所示实验,说明: 相同时, 越小,压力的作用效果越明显。

练习7 小明同学在探究“压力的作用效果与压力大小的关系”时,做了如下图甲、乙所示的实验。

(1)实验能够得到的结论是______________________。

(2)若想继续探究“压力的作用效果与受力面积大小的关系”,应再做图_______(填“丙”或“丁”)所示实验。

★【动手练一练】

14. 小宇同学利用A、B两物体、砝码、泡沫等器材探究“压力的作用效果与什么因素有关”的实验。如下图所示。

(1)实验中小宇是通过观察 来比较压力作用效果的。

(2)比较甲、乙两图所示实验,能够得到的结论是 。

(3)若要探究“压力的作用效果与受力面积大小的关系”,应通过比较图 所示实验。

(4)此时实验中要控制 不变;

(5)小宇同学实验时将物体B沿竖直方向切成大小不同的两块,如图2-1-38丁所示。他发现它们对泡沫的压力作用效果相同,由此他得出的结论是:压力作用效果与受力面积无关。你认为他在探究过程中存在的问题是 。

15.(提高题) .高度相同的实心圆柱体A、正方体B和长方体C铁块如图放在水平桌面上.已知正方体铁块最重,长方体铁块底面积最小.针对“这三铁块对桌面的压强哪一块最大”的问题,同学们提出了以下三种猜想:

猜想一:正方体铁块最重,所以它对桌面的压强最大.

猜想二:长方体铁块的底面积最小,所以它对桌面的压强最大.

猜想三:三铁块高度相同,所以三铁块对桌面的压强一样大.

(1)以图中的长方体C为研究对象,推导它对桌面的压强大小的表达式(已知铁的密度为?,长方体铁块的高度为h,底面积为S).根据表达式判断上述哪一个猜想是正确的.

(2)利用细砂等简易器材,设计一个实验粗略验证这种猜想的正确性(简要写出实验步骤及判断方法).

★【课后巩固】

1.如图所示,质量相同的甲、乙、丙三个物体,放在水平桌

面上,它们对桌面产生的压强最大的是 ( )

A.甲物体 B.乙物体

C.丙物体 D.都一样

2. 新割的玻璃茶几有锋利的边缘,应把它磨平,这样做的目的是( )

A.增大压力 B.减小压力 C.增大压强 D.减小压强

3.下列实例中,目的是为了增大压强的是( )

A.刀刃做得很薄

?8 2 B.书包带做得较宽 ?42 C.坦克装有宽大的履带 D.大型平板车装有很多轮子 4.如图,图钉尖的面积是5?10m,图钉帽的面积是1?10m,松木能承

受的最大压强是5?10Pa. 以下说法正确的是( )

A. 手指至少要用500N 的力,图钉尖才能进入松木

B. 手指至少要用0.25N 的力,图钉尖才能进入松木

C. 图钉静止时,它受到水平向左的力大于水平向右的力

D. 图钉静止时,它受到水平向左的力小于水平向右的力

5.如图所示,用两食指同时压铅笔两端,左手指受到铅笔的压力为F1、压强为

p1;右手指受到铅笔的压力为F2、压强为P2。则F1 F2,p12。(选

填“大于”、“等于”或“小于”)

6.一个盛水的平底茶杯,质量为450g,底面积为50cm,放在水平桌面上,杯子和水所受的重力为___________N(g取10N/kg),杯子对桌面的压强为___________Pa.

(提高题)7. 如图所示,小华在滑冰场上快速滑行,在10s内滑行80m ,她和冰刀的总质量为40kg,已知每只冰刀与冰面的接触面积为15cm2。问:

(1)小华受到的重力是多大?(2)小华滑行的平均速度是多大?

(3)小华在单脚滑行时对冰面的压强是多大?当小华双脚站立时,她对冰面的压强怎

样变化,简要说明理由。

(提高题)8. 一个质量为60 kg的人,若仰躺在硬板床上产生的压强是6×10Pa,躺在 “席梦思”床上,身体与床的接触面积为0.3 m2.请你通过计算说明:为什么睡在“席梦思”床上更舒服。(g?10N/kg,写出主要计算步骤)

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