内容正文:
压强(提高)
【学习目标】
1、了解压力,通过实验探究,知道影响压力作用效果的因素;
2、理解压强的定义、公式及单位,能运用压强公式进行简单计算;
3、知道增大压强和减小压强的方法。
【要点梳理】
要点一、压力
垂直作用在物体表面上的力叫做压力。压力的大小不一定等于重力;压力的方向:垂直并指向受力面;压力的作用点:在受力面上。
要点诠释:
1、产生的条件:相互接触的两个物体相互挤压。例如:静止在地上的篮球和地面间有相互挤压的作用,篮球对地面有压力;静止在竖直墙壁旁的篮球与墙壁之间没有相互挤压,所以没有压力。
2、方向:与受力物体的受力面垂直,并指向受力面,由于受力物体的受力面可能是水平面,也可能是竖直面,还可能是角度不同的倾斜面,因此压力的方向没有固定指向,它可能指向任何方向,但始终和受力物体的受力面相垂直。
3、单位:牛顿,符号:N
4、压力和重力是两个性质完全不同的力,区别如下:
压力
重力
施力物体
物体
地球
受力物体
支持物
物体
大小
决定于相互挤压所发生形变大小
G=mg
方向
垂直于受力物体表面,并指向受力面
竖直向下
作用点
在支持面上
物体重心
力的性质
接触的物体间相互挤压而发生形变产生的,属于弹力
来源于万有引力,是非接触力
受力示意图
要点二、压强
表示压力作用效果的物理量。
要点诠释:
1、压力的作用效果与压力和受力面积有关。
探究实验:
提出问题:压力的作用效果跟什么因素有关。
猜想和假设:跟压力的大小有关,跟受力面积的大小有关。
进行实验:
① 照图甲那样,把小桌腿朝下放在泡沫塑料上;观察泡沫塑料被压下的深度;
②再照图乙那样,在桌面上放一个砝码观察泡沫塑料被压下的深度;
③ 再把小桌翻过来,如图丙,观察泡沫塑料被压下的深度。
实验步骤①、②是受力面积一定,改变压力的大小,步骤②、③是压力一定,改变受力面积。
实验结果:泡沫塑料被压下的深度与压力的大小和受力面积的大小有关。压力越大,效果越明显,受力面积越小效果越明显。
2、定义:作用在物体上的压力大小与受力面积的比值叫做压强。
3、计算公式及单位
①公式:(定义公式)
②单位:国际单位为帕斯卡(Pa),简称帕。
1Pa=1N/m2。表示1m2面积上所受的压力是1N,Pa是一个很小的单位,一张报纸平放时对桌面的压强约1Pa。实际应用中常用千帕(kPa) 兆帕(MPa)作单位,气象学中常用百帕(hPa)作单位,换算=,,。
4、注意:压强大小是由压力和受力面积共同决定的,不仅仅决定于压力大小。压力F和受力面积S之间不存在因果关系,但压强p和F、S之间有着密切联系,在S一定时,p与F成正比,在F一定时,p与S成反比。
要点三、增大和减小压强的方法
在生活中我们常常会遇到要增大或减小压强的问题,根据影响压强大小的两个因素,可以从两个方面来增大或减小压强。
要点诠释:
1、增大压强的方法
2、减小压强的方法
【典型例题】
类型一、基础知识
1、如图甲所示,一块长木板放在水平桌面上.现用一水平力F1,向右缓慢的推木板,使其一部分露出桌面如图乙所示,在推木板的过程中,木板对桌面的压力F、压强p和摩擦力f的变化情况是( )
A.F、p不变,f变大 B.F、f不变,p变小
C.F变小,p、f变大 D.F、f不变,p变大
举一反三:
【变式】多选一个长方体木块放在水平桌面的边缘,O为木块的中心,如图所示。木块的重力为G,底面积为S,则下列说法正确的是( )
2、如图所示,甲、乙两个立方体(V甲>V乙),分别放在水平地面上,它们对地面的压强相等,若把乙放在甲上面,甲对地面的压强增大p1,若把甲放在乙上面,乙对地面的压强增大p2,则p1、p2的大小关系为( )
A.p1>p2 B.p1=p2 C.p1<p2 D.无法判断
举一反三:
【变式】某工厂修建一座烟囱,设计的烟囱地基占地面积4m2,建成的烟囱重约,对打算修建烟囱的地方进行勘测,测得这里的地面所能承受的压强为。问:这座烟囱能否按原设计修建?如果不行而又必须在原地修建,可采取什么措施?
3、在下列事例中,采用增大受力面积的方法减小压强的是( )
A.啄木鸟利用长长的尖嘴啄食害虫 B.老虎用其锐利的牙齿咬碎猎物
C.火星探测车的轮子很宽 D.斧头的刃越薄越锋利
举一反三:
【变式】沙滩上留有深浅相同,大小不同的两对脚印,则( )
A.大脚印的人对沙滩的压强大
B.小脚印的人对沙滩的压力大
C.大、小脚印的人对沙滩的压力相同
D.大、小脚印的人对沙滩的压强相同
类型二、知识运用
4、有两组同样的砖,A组一块,B组两块,每块砖的长:宽:高=4:2:1,要使这两组砖对面的压强相等,可以怎么放?请大家动脑筋想一想,写在下面的横线上。(想出的办法越多越好)
(1)_____________________________________________;
(2)_____________________________________________;
(3)_____________________________________________。
举一反三:
【变式】a、b两个由同种材料制成的圆柱体,它们的高度相同,质量之比,把它们竖直放置在水平桌面上,则水平桌面受到圆柱体的压强之比等于( )
A.1:1 B.3:5 C.5:3 D.9:25
5、如图所示,实心均匀正方体A,B放置在水平地面上,受到的重力均为64牛,A的边长为0.2米,B的边长为0.3米。
①求正方体A对水平地面的压强
②求正方体A、B的密度之比ρA:ρB
③若正方体A、B上沿水平方向分别截去相同的厚度h后,A、B剩余部分对水平地面的压强PA′和PB′。请通过计算比较它们的大小关系及其对应的h的取值范围。
举一反三:
【变式】已知长方体A、B的密度之比为2:1,底面积之比为l:3,高度之比为2:3。将B放在水平地面上,A叠放在B上面,如图甲所示,B对地面的压强为pB。若把B叠放在A上面,如图乙所示,B对A的压强为pB。则pB:pB 为
A. 4:9 B. 3:1 C. 13:3 D. 13:27
参考答案
类型一、基础知识
1.【答案】D
【解析】水平面上物体的压力和自身的重力相等,向右缓慢地推木板的过程中,木板对桌面的压力F不变,且向右缓慢地推木板的过程中受力面积变小,由压强公式可知,木板对桌面的压强p变大;向右缓慢地推木板的过程中,压力和接触面的粗糙程度不变,摩擦力f不变,故选D。
【总结升华】本题考查了压强大小的比较和影响滑动摩擦力大小的因素,关键是会分析向右缓慢地推木板的过程中变化的量和不变的量。
举一反三:【答案】ACD
2.【答案】C
【解析】甲、乙两立方体如图放置时,对地的压力的大小都等于其所受的重力的大小,由F=G=PS知,在P相同时,因为甲的作用面积比乙大,可知两立方体的重量大小关系为G甲>G乙,无论将甲放在乙上还是将乙放在甲上,它们对地的压力相等,但乙放在甲上时,它们对地的作用面积为甲的底面积,比甲放在乙上时对地的作用面积大,依据P=F/S知,将乙放在甲上对地的压强要小些。
【总结升华】解此类题的关键是:
①放在水平面上时,物体对支持物的压力的大小等于物体受到的重力的大小;
②当放在水平面上时,无论怎样放置,压力都不变;
③受力面积等于物体与地面的接触面积。
举一反三:
【答案与解析】烟囱对地面的压力,按计划修时,
压强。
所以不能按计划修建,若在原地修建,
可采取增大地基面积或采用轻质材料等措施减小烟囱对面的压强。
3.【答案】C
【解析】啄木鸟的尖嘴,老虎锐利的牙齿,斧头锋利的刃,都是通过减小受力面积来增大压强的;探测车用很宽的轮子接触地面,增大了地面的受力面积,减小了地面受到的压强,可以防止探测车陷入地下。
【总结升华】本题主要考查的是增大、减小压强的方法,在平时的学习过程中,要擅于运用物理知识来解释一些日常现象,从而为解答此类题积累经验。
举一反三:【答案】D
类型二、知识运用
4.【思路点拨】压力与受力面积同时决定了压强的大小,因此,要想使两组的压强相等,压力之比、受力面积之比必须都相等才行。
【答案与解析】
当粗细均匀,密度均匀的物体(长方体、正方体、圆柱体)放于水平面时,对水平面的压强,此时压强P与底面积无关,只与密度和高度有关。砖相同,密度相同,只要两种放法能够保证砖的高度相等即可,于是可以得到以下三种放法,如图(1)(2)(3)所示,另外,根据长:宽:高=4:2:1,又可得到两种放法如图(4)(5)所示。
【总结升华】本题的开放性很强,可根据压强公式,由压力和受力面积关系找到压强相等的放法,但这种分析方法较复杂。根据砖属于长方体且又放在水平面上,可用P=ρgh来判断压强大小,这样分析过程就大大简化了。
举一反三:【答案与解析】依据①
即受力面积之比为
② 即
③。
所以此题应选A。
5.【思路点拨】①已知A受到的重力为64牛,A的边长为0.2米,要求正方体A对水平地面的压强,可先求出A的底面积,再利用把A放置在水平地面上受到的压力等于重力这一条件,最后利用公式求出。
②已知A的边长为0.2米,B的边长为0.3米,可先求出A、B的体积,及A、B的质量之比,再利用公式求正方体A、B的密度之比ρA:ρB。
③由于A、B分别截去相同的厚度h后,h的值不确定,对地面的压力不同,产生的压强也不同,因此应先求出A、B压强相同时截去相同厚度h的数值,然后展开讨论。
【答案与解析】
①FA=G=64N;SA=a2=(0.2m)2=0.04m2 ;
;
②由于AB受到的重力均为64牛,因此AB的质量之比为1:1,即mA:mB=1:1;
VA=a3=(0.2m)3=0.008m3;
VB=b3=(0.3m)3=0.027m3;
;
;
③设切去厚度为h时pA′=pB′;
即:ρAg(0.2m﹣h)=ρBg(0.3m﹣h);
解得h=3m/19 ≈ 0.16m;
当h<0.16m时,pA′>pB′;
当h>0.16m时,pA′<pB′;
当h=0.16m时,pA′=pB′;
答:①正方体A对水平地面的压强是1600Pa;
②求正方体A、B的密度之比ρA:ρB是27:8;
③正方体A、B上沿水平方向分别截去相同的厚度h后A、B剩余部分
对水平地面的压强pA′和pB′的大小关系及其对应的h的取值范围:
当h<0.16m时,pA′>pB′;
当h>0.16m时,pA′<pB′;
当h=0.16m时,pA′=pB′。
【总结升华】本题考查了压强的计算、求密度的比值、A、B上沿水平方向分别截去相同的厚度h后,A、B剩余部分对水平地面的压强PA′和PB′的大小关系,在解题时要记住相关公式,灵活运用密度公式解决比值问题,最后对压强PA′和PB′的大小关系展开讨论。
举一反三:【答案】D
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