内容正文:
第八章 压强和浮力
素养提升 科学思维——固体压强变化的判断与计算
进阶能力点3 叠加模型
1
一、叠加引起的压强变化
不变
不变
变大
思维整合
2
二、方法点拨——叠加类物体对地面压强变化量 的计算
1.不同物体叠加(如图甲所示): ___。
思维整合
3
2.同一物体切割后叠加(如图乙所示):总的质量不变
(即重力不变),仅受力面积发生变化,即
_ _______。
思维整合
4
1
答 案 呈 现
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2
3
4
5
B
5
1. 把同种材料制成的甲、乙两个正方体各自
平放在水平桌面上,甲、乙对桌面的压强分别
为和 ,若把甲叠放在乙的上面,
如图所示,则乙对水平桌面的压强为( )
B
A. B. C. D.
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【点拨】实心正方体对水平桌面的压强
,由题知,
两正方体由同种材料组成(密度相同),对桌
面的压强之比 ,所以,由
可知,两正方体的棱长之比,由
可得,两正方体的体积之比,由 可得,
两正方体的质量之比,由 可得,两正
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方体的重力之比 。设甲的重力为
,则乙的重力为 ,叠放前,乙对
桌面的压强 ,则
;将甲叠放在乙上面时,乙对桌面
的压力 ,则此时乙对桌面
的压强 。
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2.如图所示,在水平地面上有两个由同种
材料制成的均匀正方体金属块甲和乙,其
密度为 ,它们的棱长之比
2
为,甲的棱长为 ,若乙沿竖直方向切割一部分叠放
在甲的正上方,此时甲、乙对地面的压强相等,则此时甲对
地面的压强__________,乙正方体切去的厚度
___。取
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【点拨】正方体对水平地面的压强
;
甲的棱长 ,则乙的棱长
;乙沿竖直方向切割一部分
叠放在甲的正上方,此时甲对地面的压强
。
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乙沿竖直方向切割一部分,此时乙对地面的压强
;乙沿竖直方向切割一部分叠放在甲
的正上方,甲对地面的压强
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;
因为 ,由①②两式联立可得
。
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3.[2024·厦门思明区期末]
如图甲,、 是质量分布
均匀的正方体,沿水平方向
从该模型上方切去一定高度,
0.1
该模型剩余部分对地面的压强随切去高度 变化的图像如图
乙。则物体的棱长是____, 物体的密度为________
。 取
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【点拨】由图乙可知,
时,物体 全部被切
去,即的棱长为 ;由图
乙可知,、 的总高度
,则的高度, 由于 、
均为质量分布均匀的正方体,则 的底面积
, 的体积
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,
当切去,即 被全部
切除时, 对地面的压强
,此时 对地面的
压力,即 的重力
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,
,所以
的密度 。
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4.[2024·重庆开州区模拟] 如图甲所示,棱长 的均匀正
方体,重为 ,放在水平桌面中央,正方体的密度为
_________;沿水平方向切下一部分 立放在水平桌面
上,且使对桌面的压强为剩余部分 对桌面压强的1.2倍,如
图乙、丙所示;再将沿水平方向截取高度叠放在 的上表
面,如图丁所示,此时对桌面的压强为__________。
取
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【点拨】均匀正方体的体积
,正方体的质量
,
正方体的密度 。如图乙沿
水平方向切下一部分立放在水平桌面上(如图丙),且使
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对桌面压强为剩余部分 对桌
面的压强的1.2倍,则
,柱状均匀固体
对水平面的压强
,
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且将正方体切去一部分后密度不变,即
,可得
。
设的宽度为 ,则
,
故、 两部分的重力之比
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,已
知最初正方体的重力为 ,
所以 ,
;又因为
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,所以
,;再将 沿水平方向截
高度叠放在 的上表面
(如图丁), 的底面积为
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,此时
对桌面的压强 。
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5.[2024·乌鲁木齐天山区一模] 如图甲所示,质量分布均匀的
实心正方体、放置在水平桌面上,分别沿水平方向在 、
的上表面切去一定高度,其剩余部分对桌面的压强 与切去
的高度的关系如图乙所示,当切去的高度均为 时,正方
体、剩余部分对桌面的压强相等。取
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(1)求正方体的密度 。
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【解】由图乙可知,开始时 对水平桌面的压强
,高度 ,由
可得, 的密度
。
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(2)求 。
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开始时,对水平桌面的压强 ,高度
,由可得 的密度
。当切去的高度均
为时,正方体剩余部分对桌面的压强 ,由
得,即,解得 。
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(3)均切去高度后,把正方体 切去的部分叠放在正方体
剩余部分的上表面,求叠放后对地面的压强 叠。
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已知、是正方体,则 的底面积
, 的底面积
,均切去高度时, 切去部分的质
量切 切
, 剩
余部分的高度,则 剩余部分
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的质量,把正方体 切去的部分叠放在正方体剩余部分的上表面,叠放后对地面的压强叠 。
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