内容正文:
第八章 压强
课时8. 1 压力 压强
2022年课程标准
物理素养
2.2.7通过实验,理解压强。知道增大和减小压强的方法,
并了解其在生产生活中的应用
物理观念:能通过实验,探究压力的作用效果跟压力的大小和受力面积大小的关系.
科学思维:通过比较压力的作用效果,能描述压强概念的建立过程,能熟练写出压强公式、单位,并能运用压强公式进行简单计算。
科学探究:通过生活实例,结合压强公式,明确增大、减小压强的方法,培养学生对知识的运用能力。
科学态度与责任:培养学生勇于探索、严谨认真的科学态度;
1、认识压力
定义:垂直压在物体表面上的力叫压力。
方向:垂直于受力物体表面并指向受力物体的内部。
作用点:在被压物体的受力面上,一般等效在接触面的中心。
压力和重力是两个不同的力,二者无因果关系。独立静止在水平面上的物体对水平面压力的大小等于物体重力的大小,但压力仍不是重力。
2、研究影响压力作用效果因素的实验:
①探究方法:控制变量法 转换法(压力的作用效果通过海绵的凹陷程度来反映)
②比较甲乙得出:受力面积相同时,压力越大压力作用效果越明显。
③比较乙丙得出:压力相同时、受力面积越小压力作用效果越明显。
概括这两次实验结论:压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关。
3、压强:
(1) 定义:物体所受压力的大小与受力面积之比叫压强。
(2) 公式:p =F/S
(3) 单位:p:压强—帕斯卡(Pa);F:压力—牛顿(N);S:受力面积—平方米(m2)
(4) 受力面积是两物体相互接触的面积。一容器盛有液体放在水平桌面上,求压力、压强:我们一般把盛放液体的容器看成一个整体,先确定压力(水平面受的压力F=G容+G液),后确定压强(用压强的定义式求)。
4. 增大或减小压强的方法
(1)增大压强的方法:压力一定时,减小受力面积,或在受力面积一定时,增大压力。例如缝一针做得很细、菜刀刀口很薄等就是利用压力一定,减小受力面积的方法增大压强。
(2)减小压强的方法:压力一定时,增大受力面积,或在受力面积一定时,减小压力。例如铁路钢轨铺枕木、坦克安装履带、书包带较宽等就是利用压力一定,增大受力面积的方法减小压强。
问题一:实验
【角度1】影响压力作用效果的因素
【典例1】在“探究影响压力作用效果的因素”的实验中,甲图中小桌放在海绵上,乙图中在桌面上放一个砝码,丙图中桌面朝下,并在其上放一个同样的砝码。下列有关说法错误的是( )
A.在三次实验中,用海绵被压下的深浅来显示小桌对海绵的压力作用效果,该实验方法叫控制变量法
B.对比甲、乙两图可得出初步结论:受力面积相同时,压力的作用效果与压力大小有关
C.若想通过比较甲、丙两图也得出“压力大小相同时,压力的作用效果与受力面积有关”的实验结论,可以将丙图中的砝码取下并与甲图对比
D.交通管理部门规定,货车每一车轴的平均承载质量不得超过10t,就是直接利用甲、乙两图的实验结论
【变式1-1】
在探究压力作用的效果与哪些因素有关时,小明为验证猜想“压力作用的效果是否与受力面积有关”,采用如图甲和图乙两种方向静止地挤压在两手指间来进行实验,下列说法正确的是( )
A.图甲与图乙中铅笔都受到了平衡力的作用
B.图甲与图乙中两手指受到铅笔的压力都相等
C.图甲的方法合理、图乙的方法不合理
D.用图甲的方法不能研究压力的作用效果与压力的关系
【变式1-2】如图表示体重大致相同的滑雪者和步行者在雪地里行走的情景,为了探究她们对雪地压力的作用效果,应选择右图中的( )
A.甲与乙 B.乙与丙 C.甲与丙 D.以上都不对
问题二:压强
【角度1】定义及公式
【典例1】
如图所示,甲、乙两个均匀的实心正方体放在水平地面上,它们各自对地面的压强相等。若分别在甲、乙上方沿水平方向截去体积相等的部分,并将切去部分叠放到对方剩余部分的上方,则叠放后,甲、乙对地面的压力F、压强p的大小关系分别为( )
A.F甲<F乙;p甲<p乙
B.F甲<F乙;p甲>p乙
C.F甲>F乙;p甲<p乙
D.F甲>F乙;p甲>p乙
【变式1-1】
如图所示,质量和高度均相同的均匀实心圆柱体甲、乙置于水平地面上,其底面积S甲<S乙。现将甲和乙分别沿水平方向切去比例n1和n2,并将切去部分叠放到对方剩余部分的上方。若叠放后甲、乙对地面的压力为F甲、F乙,对地面的压强变化量为∆p甲、∆p乙,则一定成立的是( )
A.若n1>n2则∆p甲>∆p乙
B.若n1>n2则F甲>F乙
C.若n1=n2则∆p甲>∆p乙
D.若n1=n2则F甲>F乙
【变式1-2】
小明在打印资料时发现一包完好的专用复印纸包装上标有如图所示的数据,向老师获知数据含义后(表示的这种纸的质量为表示一张这种纸的面积,500张/包表示这包纸有500张),他很快估算出了这包纸平放在水平桌面上对桌面产生的压强大约为( )
复印纸
500张/包
A. B. C. D.
问题三:应用
【角度1】改变压强的方法
【典例1】如图所示情景中,属于通过增大压力的方式增大摩擦力的是( )
A.压路机的碾子质量很大 B.载重汽车装有许多车轮
C.自行车刹车时用力捏手闸 D.汽车的轮胎有很多花纹
【变式1-1】下列事例中,能增大压强的是( )
A.安全锤的锤头很尖 B.书包背带较宽
C.滑雪板面积较大 D.螺母下的垫圈
【变式1-2】
下列事例中属于增大压强的是( )
A.为视障人士铺设的盲道 B.穿宽大的滑雪板滑雪
C.书包背带做得很宽 D.铁轨下铺上枕木
【基础强化】
一、单选题
1.在国际单位制中,压强的单位是( )
A.千克 B.牛顿 C.秒 D.帕斯卡
2.以下估测符合生活实际的是( )
A.一个鸡蛋的质量约为5g
B.在常温、常压下空气密度约为1.29g/cm3
C.一本八年级下册物理课本所受重力约为2N
D.中学生双脚站立时对水平地面的压强约为1000Pa
3.甲乙两个正方体放在水平地面上,它们对地面的压强相等,已知甲的密度是乙的密度的2倍,则甲、乙物体的底面积之比是( )
A.1:2 B.2:1 C.1:4 D.4:1
4.如图所示,一本八年级下册物理书放在水平桌面上,书对桌面的压强大约是( )
A.5Pa B.50Pa C.500Pa D.5000Pa
5.下列实例中,是为了减小压强的是( )
A.书包带做的很宽 B.盲道由凸起的棱和圆组成
C.饮料管的一端削成斜口 D.圆钉的尖的面积很小
6.感受身边的物理,以下选项符合实际的是( )
A.一名中学生的重力约为50N B.口罩正面受到的大气压力约为1700N
C.洗澡时淋浴水温约为70℃ D.教学楼一层高度约为7m
7.如图所示的实例中,为了减小压强的是( )
A. 逃生锤的锤头很尖
B. 盲道上有凸起的圆点
C. 压路机碾轮的质量很大
D. 眼镜架上装有鼻托
8.关于一名普通初中生,下列物理量估测最符合实际的是( )
A.受到的重力约为50N
B.站立时对水平地面的压力约为 5000N
C.一名中学生站立时对水平地面的压强约为1.25×104Pa
D.用手托起两个鸡蛋的力约为10N
9.两块完全相同的砖块,如图所示叠放在水平地面上,砖块的长、宽、高之比为4:2:1,若砖块A对砖块B的压力是,压强为;砖块B对地面的压力是,压强为,则( )
A. B. C. D.
10.如图所示,甲、乙两个实心均匀正方体分别放在水平地面上,它们对地面的压强相等。若在两个正方体的上部,沿水平方向分别截去相同高度的部分,则它们对地面压力的变化量ΔF甲、ΔF乙的关系是( )
A.ΔF甲一定大于ΔF乙 B.ΔF甲可能等于ΔF乙
C.ΔF甲一定小于ΔF乙 D.ΔF甲可能小于ΔF乙
11.如图甲所示,将木块放在水平桌面上,用水平力向右缓慢地推木块,使其一小部分露出桌面如图乙。在推动木块的过程中,木块对桌面的压力 F 和压强 p 的变化情况是( )
A.F 不变,p 减小 B.F 减小,p 不变
C.F 不变,p 增大 D.F 增大,p 不变
12.巅峰使命,2022,我国珠峰科考队在2022年5月4日成功登顶,并顺利完成了观测、采样等多项科考任务,如图所示,鲜艳的五星红旗飘扬在海拔8848.86米的珠峰上。下列说法中错误的是( )
A.五星红旗呈现红色,是因为反射了红色色光
B.科考队员的登山靴底部安有钢钉,目的是增大压强
C.在珠峰峰顶采集的样品送到大本营后质量保持不变
D.选用长焦镜头拍摄珠峰峰顶,目的是让峰顶位于凸透镜的二倍焦距以内
13.如图所示,甲、乙两个正方体放在水平桌面上,甲、乙对桌面的压强相等。若将甲、乙沿竖直方向按相同的比例切去,并叠于对方上方。则甲、乙对桌面压力的变化量ΔF甲、ΔF乙及叠放后甲、乙对桌面的压强p′甲、p′乙之间的大小关系,下列说法正确的是( )
A.ΔF甲<ΔF乙,p′甲=p′乙
B.ΔF甲>ΔF乙,p′甲<p′乙
C.ΔF甲=ΔF乙,p′甲>p′乙
D.ΔF甲=ΔF乙,p′甲<p′乙
14.“低碳出行,绿色环保”,自行车越来越得到人们的青睐,下列有关自行车的结构及使用说法中正确的是( )
A.自行车的坐垫很宽是为了增大压强
B.自行车轮胎做的凹凸不平是为了增大摩擦
C.人骑自行车匀速转弯时运动状态不变
D.人对自行车的压力与地面对自行车的支持力是一对平衡力
15.如图所示,小成的书桌上放着一本字典,字典的一部分悬空在桌面以外,小成发现后将字典水平推回桌面内,在这个推动的过程中( )
A.字典对桌面的压力大小变小
B.字典对桌面的压强变大
C.只有匀速推动时桌面对字典的摩擦力大小才不变
D.无论是否匀速推动,桌面对字典的摩擦力大小都不变
16.甲、乙两物体重叠置于水平面上,当它们分别受到和的水平拉力时保持静止。如图所示,已知甲的底面积为,重为,乙的底面积为,重为。下列说法正确的是( )
A.甲对乙的压强为
B.乙对地面的压力为
C.甲受到的摩擦力为 8N,方向为水平向右
D.乙受到地面的摩擦力为 3N,方向水平向左
二、多选题
17.如图所示,甲、乙为两个实心均匀正方体,它们对水平地面的压力相等,现分别沿水平方向或竖直方向将两个正方体切去一部分,剩余部分对地面的压强分别为和,下列判断正确的是
A.若沿水平方向切去相同体积,则大于
B.若沿水平方向切去相同质量,则大于
C.若沿竖直方向切去相同体积,则小于
D.若沿竖直方向切去相同质量,则大于
18.很多动物为了适应自身生存的环境,进化出了符合一定物理规律的身体部位,对此,从物理学的角度给出的解释中不正确的是( )
A.骆驼的脚很大,可以减小压力,从而使其在沙漠中自如行走
B.啄木鸟的嘴很尖细,可以增大压强,从而凿开树杆,捉到躲藏在深处的虫子
C.鱼类体内有鳔,通过鳔的调节作用从而改变自身重力来实现下沉和上浮
D.雄鹰有时不用抖动翅膀也能翱翔天空是应用了流体压强与流速关系的原理
19.如图所示,质量分布均匀的长方体小木块放在大桌面中央,现用几种不同的方法切去一半,剩余的一半留在桌面上。切割后,桌面受到的压强大小不变的是( )
A. B.
C. D.
20.小华利用带钉的木块、沙土、钩码来探究“压力的作用效果跟什么因素有关”,分析比较如图,说法正确的是( )
A.该实验通过比较钉子陷入沙土中的深度来比较压力的作用效果
B.由图可知压力的作用效果与受力面积的大小有关
C.本实验用到了控制变量法
D.由图可知压力的作用效果与压力的大小有关
【素养提升】
21.水平桌面上有A、B两个质地均匀的实心正方体,A的高为,B的高为。将B沿如图甲所示的方向切割为两个长方体和,如果只将放在上(其他条件不变),此时对桌面的压强为;如果只将放在A上(其他条件不变),此时A对桌面的压强为。改变切割位置,随a的变化关系如图乙所示。g取10N/kg,下列判断正确的是( )
A.A的重力为3N B.B的密度为
C.图中 D.
三、实验题
22.(1)如图所示,小明利用小桌、海绵、砝码等器材探究影响压力作用效果的因素。实验中通过观察海绵的 来比较压力作用效果;通过比较图甲、乙可知,受力面积一定时,压力越 ,压力的作用效果越明显;通过比较图 可知,压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显;
(2)在探究“阻力对物体运动的影响”的实验中,让小车从斜面同一高度由静止滑下,接着在表面不同的水平面上继续运动,分别停在如图所示的不同地方。让小车从同一高度滑下目的是使小车在水平面上开始滑行时的速度大小 (选填“相等”或“不相等”),分析小车运动情况可知:小车受到的阻力越小,速度减小得越 (选填“快”或“慢”);由此推理:如果水平面绝对光滑,小车运动时不受阻力作用,它将在水平面上做 运动。
23.小明在“探究影响压力作用效果因素”实验中,利用所选用的器材在水平桌面上进行实验,实验过程如图所示。
(1)实验中主要采用的研究方法是 (选填“控制变量法”或“理想实验法”)。
(2)实验中压力的作用效果是通过海绵 (选填“凹陷的深浅”或“凹陷面的大小”)来体现的,我们 (选填“可以”或“不可以”)用沙子代替海绵来完成实验。
(3)通过比较图1甲和图1乙,说明受力面积一定时,压力 (选填“越大”或“越小”),压力的作用效果越明显;通过比较图 ,说明压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(4)若将带砝码的小桌分别放在图2所示的海绵、木板上,则图a中海绵受到的压强pa (选填“大于”、“等于”或“小于”)图b中木板受到的压强pb。
24.网上购物带动了快递业的发展,包裹的分捡常需借助传送带.
(1)传送带的表面往往比较粗糙,其目的是
(2)包裹与传送带一起水平匀速直线运动时,包裹共受到 个力的作用.
(3)已知长方体包裹长50厘米,宽30厘米,高10厘米,质量为15千克.则包裹平放在水平传送带上时(如图),与传送带接触面积是 cm2,,,合 m2,对传送带的压强 为 Pa (g取10 N/kg )
四、科普阅读题
25.阅读下面内容,回答以下问题
嫦娥四号月背之旅
月球是地球的天然卫星,月球绕地球公转的周期与自转周期相同,所以月球总是同一面背对地球,这一面被称为月球背面。物体在月球上的重力只有地球上的。月球背面与地球间的通讯是一个难题,为解决该问题,我国在2018年5月成功发射了人类史上首个月球信号中继卫星“鹊桥”(如图甲所示)。2018年12月8日,我国又将嫦娥四号探测器送入太空。嫦娥四号经历地月转移、近月制动。环月飞行和落月过程,最终在月球背面软着陆,成为人类史上首个着陆于月球背面的无人探测器。为避免嫦娥四号在着陆瞬间“闪着腰”,工作人员给它研制了4条强有力的“腿”,让它既能平稳着陆,又能有效“吸收”着陆时产生的冲击力,防止它携带的设备被震坏。在嫦娥四号的“腿”上,还“长着”脸盆一样的圆形“大脚掌”(如图乙所示)。“大脚掌”中央装有一个形如足弓的金属构件,可以有效分散冲击力。
嫦娥四号由着陆器与巡视器(即月球车,又称“玉兔二号”)组成,2019年1月3日巡视器与着陆器成功分离,“玉兔二号”利用其底部6个带齿纹的轮子有效增大了与月面间摩擦,顺利在月背表面行驶。“玉兔二号”配有全景相机、红外成像光谱仪、测月雷达等科学探测仪器,总质量仅135kg,是世界上质量最小的月球车。
(1)“鹊桥”中继星在轨道上运行时,受到的力 (选填“是”或“不是”)平衡力;
(2)嫦娥四号探测器“腿”上的圆形“大脚掌”可 (选填“减小”或“增大”)对月面的压强;
(3)为增大与月面间的摩擦,“玉兔二号”采用的装置是 ,“玉兔二号”月球车在月球背面留下第一道“脚印”,这个现象说明力可以改变 。
(4)小海同学有一个创新设计,他计划用降落伞将探测器降落在月球上,你认为他的这种设计 (选填“科学”或“不科学”),若“玉兔二号”每个轮子触月面积为100cm2,则“玉兔二号”对水平月面的压强为 Pa(地球上g取10N/kg)。
【能力培优】
五、计算题
26.如图其雕塑(材质均匀、实心)的质量为3×103 kg,体积为2m2,与地面的接触面积为1m2(g=10N/kg),求
(1)雕塑的密度;
(2)雕塑对地面的压强。
27.为了倡导绿色出行,我市投放了大量的共享自行车。小明的质量为50kg,车的重力为100N,小明在水平路面上骑车时两个轮胎与地面的接触面积共100cm2,轮胎允许承受的最大压强为7×104 Pa,g取10N/kg,求:
(1)小明的重力;
(2)小明骑行时自行车对地面的压强;
(3)小明骑行时自行车车篮内能携带物体的最大质量。
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第八章 压强
课时8. 1 压力 压强
2022年课程标准
物理素养
2.2.7通过实验,理解压强。知道增大和减小压强的方法,
并了解其在生产生活中的应用
物理观念:能通过实验,探究压力的作用效果跟压力的大小和受力面积大小的关系.
科学思维:通过比较压力的作用效果,能描述压强概念的建立过程,能熟练写出压强公式、单位,并能运用压强公式进行简单计算。
科学探究:通过生活实例,结合压强公式,明确增大、减小压强的方法,培养学生对知识的运用能力。
科学态度与责任:培养学生勇于探索、严谨认真的科学态度;
1、认识压力
定义:垂直压在物体表面上的力叫压力。
方向:垂直于受力物体表面并指向受力物体的内部。
作用点:在被压物体的受力面上,一般等效在接触面的中心。
压力和重力是两个不同的力,二者无因果关系。独立静止在水平面上的物体对水平面压力的大小等于物体重力的大小,但压力仍不是重力。
2、研究影响压力作用效果因素的实验:
①探究方法:控制变量法 转换法(压力的作用效果通过海绵的凹陷程度来反映)
②比较甲乙得出:受力面积相同时,压力越大压力作用效果越明显。
③比较乙丙得出:压力相同时、受力面积越小压力作用效果越明显。
概括这两次实验结论:压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关。
3、压强:
(1) 定义:物体所受压力的大小与受力面积之比叫压强。
(2) 公式:p =F/S
(3) 单位:p:压强—帕斯卡(Pa);F:压力—牛顿(N);S:受力面积—平方米(m2)
(4) 受力面积是两物体相互接触的面积。一容器盛有液体放在水平桌面上,求压力、压强:我们一般把盛放液体的容器看成一个整体,先确定压力(水平面受的压力F=G容+G液),后确定压强(用压强的定义式求)。
4. 增大或减小压强的方法
(1)增大压强的方法:压力一定时,减小受力面积,或在受力面积一定时,增大压力。例如缝一针做得很细、菜刀刀口很薄等就是利用压力一定,减小受力面积的方法增大压强。
(2)减小压强的方法:压力一定时,增大受力面积,或在受力面积一定时,减小压力。例如铁路钢轨铺枕木、坦克安装履带、书包带较宽等就是利用压力一定,增大受力面积的方法减小压强。
问题一:实验
【角度1】影响压力作用效果的因素
【典例1】在“探究影响压力作用效果的因素”的实验中,甲图中小桌放在海绵上,乙图中在桌面上放一个砝码,丙图中桌面朝下,并在其上放一个同样的砝码。下列有关说法错误的是( )
A.在三次实验中,用海绵被压下的深浅来显示小桌对海绵的压力作用效果,该实验方法叫控制变量法
B.对比甲、乙两图可得出初步结论:受力面积相同时,压力的作用效果与压力大小有关
C.若想通过比较甲、丙两图也得出“压力大小相同时,压力的作用效果与受力面积有关”的实验结论,可以将丙图中的砝码取下并与甲图对比
D.交通管理部门规定,货车每一车轴的平均承载质量不得超过10t,就是直接利用甲、乙两图的实验结论
【答案】A
【详解】A.在三次实验中,小桌对海绵的压力作用效果大小不能直接比较,均用海绵被压下的深浅,来比较小桌对海绵的压力作用效果大小,采用了转换法,故A错误,符合题意;
B.对比甲、乙两图发现,受力面积相同时,压力越大,海绵的凹陷程度越明显,所以可以得出初步结论:受力面积相同时,压力的作用效果与压力大小有关,故B正确,不符合题意;
C.若想通过比较甲、丙两图也得出“压力大小相同时,压力的作用效果与受力面积有关”的实验结论,需要控制压力大小相同,所以可以将丙图中的砝码取下并与甲图对比,控制压力大小相同,改变受力面积大小,故C正确,不符合题意;
D.通管理部门规定,货车每一车轴的平均承载质量不得超过10t,即受力面积相同,控制了最大压力,所以利用甲、乙两图的实验结论:受力面积相同,压力越大,压力作用效果越明显,故D正确,不符合题意。
故选A。
【变式1-1】
在探究压力作用的效果与哪些因素有关时,小明为验证猜想“压力作用的效果是否与受力面积有关”,采用如图甲和图乙两种方向静止地挤压在两手指间来进行实验,下列说法正确的是( )
A.图甲与图乙中铅笔都受到了平衡力的作用
B.图甲与图乙中两手指受到铅笔的压力都相等
C.图甲的方法合理、图乙的方法不合理
D.用图甲的方法不能研究压力的作用效果与压力的关系
【答案】AC
【详解】A.图甲与图乙中铅笔都处于静止状态,受到了平衡力的作用,故A正确;
B.甲图中铅笔在水平方向上处于静止状态,受到两手指的压力是一对平衡力,根据力的相互性,铅笔对两手指的压力大小相等;乙图中铅笔竖直放置时,由于铅笔的重力会导致下面手指受的压力增大,即乙图两手指对铅笔的压力大小不相等,故B错误。
C.为验证“压力作用的效果是否与受力面积有关”,应当控制压力大小不变,而乙图中铅笔竖直放置时,由于铅笔的重力会导致下面手指受的压力大,所以用甲图操作合理;乙图操作不合理,故C正确;
如果研究压力作用效果与压力的关系,应控制受力面积大小不变,只改变压力大小;
D.而图甲中两次用不同的力挤压铅笔,比较同一侧手指两次的感觉和凹陷程度即可,可以探究压力作用效果与压力的关系,故D错误。
故选AC。
【变式1-2】如图表示体重大致相同的滑雪者和步行者在雪地里行走的情景,为了探究她们对雪地压力的作用效果,应选择右图中的( )
A.甲与乙 B.乙与丙 C.甲与丙 D.以上都不对
【答案】B
【详解】左图是体重大致相同的滑雪者和步行者,对雪地的压力大致相同,滑雪板比人的鞋子的受力面积大,故在雪地里行走时,人对雪地的压强大,所以下陷的程度深,这说明压力的作用效果与受力面积有关。
A.甲与乙受力面积相同,压力不同,故A不符合题意;
B.乙、丙两个实验,压力相同而受力面积不同,可以研究压力的作用效果与受力面积是否有关,故B符合题意;
C.甲与丙,受力面积不同,压力也不同,没有控制变量,故C不符合题意;
D.乙与丙这一组可以研究压力作用效果与受力面积的关系,故D不符合题意。
故选B。
问题二:压强
【角度1】定义及公式
【典例1】
如图所示,甲、乙两个均匀的实心正方体放在水平地面上,它们各自对地面的压强相等。若分别在甲、乙上方沿水平方向截去体积相等的部分,并将切去部分叠放到对方剩余部分的上方,则叠放后,甲、乙对地面的压力F、压强p的大小关系分别为( )
A.F甲<F乙;p甲<p乙
B.F甲<F乙;p甲>p乙
C.F甲>F乙;p甲<p乙
D.F甲>F乙;p甲>p乙
【答案】D
【详解】甲、乙两个均匀的实心正方体放在水平地面上,它们各自对地面的压强相等,可知
根据
可知ρ甲<ρ乙;由图可知,S甲>S乙,故G甲>G乙,设截取的体积为V,则由m=ρV知,截取的质量Δm甲<Δm乙,由G=mg知,ΔG甲<ΔG乙,叠放之后,甲对地面的压力为
F甲=G甲+ΔG乙-ΔG甲>G甲
乙对地面的压力为
F乙=G乙+ΔG甲-ΔG乙<G乙所以F甲>F乙;由于叠放后甲对地面的压力增大,受力面积不变,所以甲对地面的压强增大;叠放后乙对地面的压力减小,受力面积不变,所以乙对地面的压强减小,所以叠放后p甲>p乙。故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
【变式1-1】
如图所示,质量和高度均相同的均匀实心圆柱体甲、乙置于水平地面上,其底面积S甲<S乙。现将甲和乙分别沿水平方向切去比例n1和n2,并将切去部分叠放到对方剩余部分的上方。若叠放后甲、乙对地面的压力为F甲、F乙,对地面的压强变化量为∆p甲、∆p乙,则一定成立的是( )
A.若n1>n2则∆p甲>∆p乙
B.若n1>n2则F甲>F乙
C.若n1=n2则∆p甲>∆p乙
D.若n1=n2则F甲>F乙
【答案】C
【详解】AB.实心圆柱体甲、乙质量和高度均相同,若n1>n2,则甲切去部分更重,所以将切去部分叠放到对方剩余部分的上方后,,则F甲<F乙;底面积S甲<S乙,对地面的压强变化量为,所以∆p甲<∆p乙,故AB不符合题意;
CD.实心圆柱体甲、乙质量和高度均相同,若n1=n2,则甲乙切去部分一样重,所以将切去部分叠放到对方剩余部分的上方后,,则F甲=F乙;底面积S甲<S乙,对地面的压强变化量为,所以∆p甲>∆p乙,故C符合题意,D不符合题意。
故选C。
【变式1-2】
小明在打印资料时发现一包完好的专用复印纸包装上标有如图所示的数据,向老师获知数据含义后(表示的这种纸的质量为表示一张这种纸的面积,500张/包表示这包纸有500张),他很快估算出了这包纸平放在水平桌面上对桌面产生的压强大约为( )
复印纸
500张/包
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】一张复印纸的面积约为
这种纸的质量为,则一张复印纸的质量
这包复印纸平放在水平桌面上对桌面的压力
这包复印纸对桌面产生的压强
故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
问题三:应用
【角度1】改变压强的方法
【典例1】如图所示情景中,属于通过增大压力的方式增大摩擦力的是( )
A.压路机的碾子质量很大 B.载重汽车装有许多车轮
C.自行车刹车时用力捏手闸 D.汽车的轮胎有很多花纹
【答案】C
【详解】A.压路机的碾子质量很大,是通过增大压力的方式来增大压强,故A不符合题意;
B.载重汽车装有许多车轮,是通过增大受力面积来减小压强,故B不符合题意;
C.自行车刹车时用力捏手闸,是通过增大压力来增大摩擦力,故C符合题意;
D.汽车的轮胎有很多花纹,是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,故D不符合题意。
故选C。
【变式1-1】
下列事例中,能增大压强的是( )
A.安全锤的锤头很尖 B.书包背带较宽
C.滑雪板面积较大 D.螺母下的垫圈
【答案】A
【详解】A.安全锤的锤头很尖,是通过减小受力面积来增大压强,故A符合题意;
BCD.书包背带较宽、螺母下的垫圈、滑雪板面积较大都是通过增大受力面积来减小压强,故BCD不符合题意。
故选A。
【变式1-2】
下列事例中属于增大压强的是( )
A.为视障人士铺设的盲道 B.穿宽大的滑雪板滑雪
C.书包背带做得很宽 D.铁轨下铺上枕木
【答案】A
【详解】A.为关怀视障人士铺设的盲道,表面有不同形状的凸起,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故A符合题意;
B.穿宽大的滑雪板滑雪,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故B不符合题意;
C.书包背带做得很宽,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故C不符合题意;
D.铁轨下铺上枕木,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故D不符合题意。
故选A。
【基础强化】
一、单选题
1.在国际单位制中,压强的单位是( )
A.千克 B.牛顿 C.秒 D.帕斯卡
【答案】D
【详解】A.千克是质量的国际单位,故A错误;
B.牛顿是力的国际单位,故B错误;
C.秒是时间的国际单位,故C错误;
D.帕斯卡是压强的国际单位;故D正确。
故选D。
2.以下估测符合生活实际的是( )
A.一个鸡蛋的质量约为5g
B.在常温、常压下空气密度约为1.29g/cm3
C.一本八年级下册物理课本所受重力约为2N
D.中学生双脚站立时对水平地面的压强约为1000Pa
【答案】C
【详解】A.一个鸡蛋的质量约为50g,故A不符合题意;
B.常温、常压下空气密度约为,故B不符合题意;
C.一本八年级下册物理课本的质量约为0.2kg,重力
故C符合题意;
D.中学生每只鞋的底面积大约为
中学生的体重大约为50kg,对水平地面的压力
双脚站立时对水平地面的压强约为
故D不符合题意。
故选C。
3.甲乙两个正方体放在水平地面上,它们对地面的压强相等,已知甲的密度是乙的密度的2倍,则甲、乙物体的底面积之比是( )
A.1:2 B.2:1 C.1:4 D.4:1
【答案】C
【详解】ABCD.根据题意计算甲乙对地面压强分别为
由甲乙对地面压强相等可得
又
可得
则甲、乙物体的底面积之比是
则甲、乙物体的底面积之比是1:4,故C正确,ABD错误。
故选C。
4.如图所示,一本八年级下册物理书放在水平桌面上,书对桌面的压强大约是( )
A.5Pa B.50Pa C.500Pa D.5000Pa
【答案】B
【详解】物理课本的质量约为
m=250g=0.25kg
物理课本的重力约为
G=mg=0.25kg×10N/kg=2.5N
物理课本的长约为25cm,宽约为20cm,课本与桌面的接触面积受力面积为
S=25cm×20cm=500cm2=0.05m2
课本对桌面的压强约为
故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
5.下列实例中,是为了减小压强的是( )
A.书包带做的很宽 B.盲道由凸起的棱和圆组成
C.饮料管的一端削成斜口 D.圆钉的尖的面积很小
【答案】A
【详解】A.书包带做的很宽,是在压力一定时,增大受力面积来减小书包对肩膀的压强,故A正确;
B.盲道由凸起的棱和圆组成,是在压力一定时,减小受力面积来增大对地面的压强,故B错误;
C.吸管一端削成斜口,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故C错误;
D.图钉尖的面积做得很小,是在压力一定时,减小受力面积来增大图钉尖对墙面的压强,故D错误。
故选A。
6.感受身边的物理,以下选项符合实际的是( )
A.一名中学生的重力约为50N B.口罩正面受到的大气压力约为1700N
C.洗澡时淋浴水温约为70℃ D.教学楼一层高度约为7m
【答案】B
【详解】A.中学生的质量在50kg左右,受到的重力约为
G=mg=50kg×10N/kg=500N
故A不符合题意;
B.医用口罩的面积约为
S=170cm2=0.017m2
大气压强约105Pa,由压强公式,则口罩正面受到的大气压力约为
F=pS=105Pa×0.017m2=1700N
故B正确;
C.人体正常体温为36~37℃,洗澡水的温度应该略高于体温,在40℃左右,不可能达到70℃.故C不符合题意;
D.一般教学楼一层的高度在3m左右,故D不符合题意。
故选B。
7.如图所示的实例中,为了减小压强的是( )
A. 逃生锤的锤头很尖
B. 盲道上有凸起的圆点
C. 压路机碾轮的质量很大
D. 眼镜架上装有鼻托
【答案】D
【详解】A.逃生锤的锤头很尖,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故A不符合题意;
B.盲道上有凸起的圆点,是为了在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故B不符合题意;
C.压路机碾轮的质量很大,则对路面的压力很大,可在受力面积一定时,通过增大压力来增大压强,故C不符合题意;
D.眼镜架上装有鼻托,是为了在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故D符合题意。
故选D。
8.关于一名普通初中生,下列物理量估测最符合实际的是( )
A.受到的重力约为50N
B.站立时对水平地面的压力约为 5000N
C.一名中学生站立时对水平地面的压强约为1.25×104Pa
D.用手托起两个鸡蛋的力约为10N
【答案】C
【详解】A.初中生的体重约500N,故A不符合题意;
B.站立时对水平地面的压力约500N,故B不符合题意;
C.初中生站在地面上,对地面的压力大概为500N,双脚接触面积约为400cm2,即为4×10-2m2,对地面的压强约为
故C符合题意;
D.一个鸡蛋的重力约0.5N,因此用手托起两个鸡蛋的力约1N,故D不符合题意。
故选C。
9.两块完全相同的砖块,如图所示叠放在水平地面上,砖块的长、宽、高之比为4:2:1,若砖块A对砖块B的压力是,压强为;砖块B对地面的压力是,压强为,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】砖块A对砖块B的压力
砖块B对地面的压力是
则
砖块A对砖块B的压强为
砖块B对地面的压强为
则
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
10.如图所示,甲、乙两个实心均匀正方体分别放在水平地面上,它们对地面的压强相等。若在两个正方体的上部,沿水平方向分别截去相同高度的部分,则它们对地面压力的变化量ΔF甲、ΔF乙的关系是( )
A.ΔF甲一定大于ΔF乙 B.ΔF甲可能等于ΔF乙
C.ΔF甲一定小于ΔF乙 D.ΔF甲可能小于ΔF乙
【答案】A
【详解】两个正方体的边长分别为h甲和h乙,h甲>h乙,由
p======ρgh
可知,由于甲、乙两个实心均匀正方体分别放在水平地面上,对地面的压强相等,即,所以
在两正方体上部沿水平方向切去相同高度的部分,由于底面积不变,对地面的压力变化是切去的部分,即
ΔF=ρΔVg=ρSΔhg=ρh2Δhg
则
= = >1
所以,ΔF甲>ΔF乙,故ΔF甲一定大于ΔF乙。
故选A。
11.如图甲所示,将木块放在水平桌面上,用水平力向右缓慢地推木块,使其一小部分露出桌面如图乙。在推动木块的过程中,木块对桌面的压力 F 和压强 p 的变化情况是( )
A.F 不变,p 减小 B.F 减小,p 不变
C.F 不变,p 增大 D.F 增大,p 不变
【答案】C
【详解】因物体在桌面上处于平衡状态,故G=F支,而支持力与压力相等,故压力也等于重力,重力不变,故压力不变;在物体移动的过程中因接触面积变小,故由可知,因压力不变,接触面积减小,故压强增大,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
12.巅峰使命,2022,我国珠峰科考队在2022年5月4日成功登顶,并顺利完成了观测、采样等多项科考任务,如图所示,鲜艳的五星红旗飘扬在海拔8848.86米的珠峰上。下列说法中错误的是( )
A.五星红旗呈现红色,是因为反射了红色色光
B.科考队员的登山靴底部安有钢钉,目的是增大压强
C.在珠峰峰顶采集的样品送到大本营后质量保持不变
D.选用长焦镜头拍摄珠峰峰顶,目的是让峰顶位于凸透镜的二倍焦距以内
【答案】D
【详解】A.不透明物体可反射与其颜色相同的色光,五星红旗呈现红色,是因为反射了红色光,故A正确,不符合题意;
B.科考队员的登山靴底部安有钢钉,可在压力一定时,减小受力面积增大压强,故B正确,不符合题意;
C.在珠峰峰顶采集的样品送到大本营后,其位置改变,所含物质的多少不变,所以质量保持不变,故C正确,不符合题意;
D.选用长焦镜头拍摄珠峰峰顶,峰顶也位于凸透镜的二倍焦距以外,这样可成倒立、缩小的实像,故D错误,符合题意。
故选D。
13.如图所示,甲、乙两个正方体放在水平桌面上,甲、乙对桌面的压强相等。若将甲、乙沿竖直方向按相同的比例切去,并叠于对方上方。则甲、乙对桌面压力的变化量ΔF甲、ΔF乙及叠放后甲、乙对桌面的压强p′甲、p′乙之间的大小关系,下列说法正确的是( )
A.ΔF甲<ΔF乙,p′甲=p′乙
B.ΔF甲>ΔF乙,p′甲<p′乙
C.ΔF甲=ΔF乙,p′甲>p′乙
D.ΔF甲=ΔF乙,p′甲<p′乙
【答案】D
【详解】甲、乙两个正方体放在水平桌面上,甲、乙对桌面的压强相等;若将甲、乙沿竖直方向按相同的比例切去,并叠于对方上方,则有
ΔF甲=ΔF乙=G甲﹣G乙因为甲、乙两个正方体放在水平桌面上,甲、乙对桌面的压强相等,由图知二者受力面积,根据可知,则。当沿竖直方向按相同的比例切去,并叠于对方上方时,由于G甲>G乙,所以由可得,乙对地面的压强大于甲对地面的压强,即p′甲<p′乙。故ABC错误,D正确。
故选D。
14.“低碳出行,绿色环保”,自行车越来越得到人们的青睐,下列有关自行车的结构及使用说法中正确的是( )
A.自行车的坐垫很宽是为了增大压强
B.自行车轮胎做的凹凸不平是为了增大摩擦
C.人骑自行车匀速转弯时运动状态不变
D.人对自行车的压力与地面对自行车的支持力是一对平衡力
【答案】B
【详解】A.自行车的坐垫很宽是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,使人感到舒服,故A错误;
B.自行车轮胎做的凹凸不平是为在压力一定时,增大接触面的粗糙程度,增大摩擦,故B正确;
C.当自行车匀速转弯时,自行车的运动方向发生变化,其运动状态发生变化,故C错误;
D.人对自行车的压力大小等于人的重力,地面对自行车的支持力大小等于人和自行车重力之和,所以不是平衡力,故D错误。
故选B。
15.如图所示,小成的书桌上放着一本字典,字典的一部分悬空在桌面以外,小成发现后将字典水平推回桌面内,在这个推动的过程中( )
A.字典对桌面的压力大小变小
B.字典对桌面的压强变大
C.只有匀速推动时桌面对字典的摩擦力大小才不变
D.无论是否匀速推动,桌面对字典的摩擦力大小都不变
【答案】D
【详解】A.将字典水平推回桌面内,在这个推动的过程中字典对桌面的压力大小等于它的重力,重力不变,压力大小不变,故A不符合题意;
B.推动过程中,压力不变,受力面积变大,根据压强的计算公式,字典对桌面的压强变小,故B不符合题意;
CD.无论是否匀速运动,压力和接触面的粗糙程度都不变化,因此滑动摩擦力大小不变,故C不符合题意,D符合题意。
故选D。
16.甲、乙两物体重叠置于水平面上,当它们分别受到和的水平拉力时保持静止。如图所示,已知甲的底面积为,重为,乙的底面积为,重为。下列说法正确的是( )
A.甲对乙的压强为
B.乙对地面的压力为
C.甲受到的摩擦力为 8N,方向为水平向右
D.乙受到地面的摩擦力为 3N,方向水平向左
【答案】A
【详解】A.甲对乙的压力
受力面积为
甲对乙的压强为
故A正确;
B.乙对地面的压力
故B错误;
C.对甲受力分析可知,甲受到向右的拉力和乙对甲向左的摩擦力f1静止,处于平衡状态,由二力平衡条件可得,乙对甲的摩擦力
方向水平向左,故C错误;
D.把甲乙看做整体,整体受到和的合力
由整体静止可知,地面对乙摩擦力的方向为水平向右,大小为
故D错误。
故选A。
二、多选题
17.如图所示,甲、乙为两个实心均匀正方体,它们对水平地面的压力相等,现分别沿水平方向或竖直方向将两个正方体切去一部分,剩余部分对地面的压强分别为和,下列判断正确的是
A.若沿水平方向切去相同体积,则大于
B.若沿水平方向切去相同质量,则大于
C.若沿竖直方向切去相同体积,则小于
D.若沿竖直方向切去相同质量,则大于
【答案】BD
【解析】根据题中“现分别沿水平方向或竖直方向将两个正方体切去一部分,剩余部分对地面的压强分别为和,下列判断正确的是”可知,本题考查比较压强的变化,根据压强公式和柱状物体压强公式进行分析判断.
【详解】已知它们对水平地面的压力相等,说明它们的重力相等,由可知,p甲>p乙;
两正方体的重力相等、质量相等,甲的体积小,由可知,甲的密度较大,即ρ甲>ρ乙;
A.若沿水平方向切去相同体积,由于甲的密度较大,所以甲切去部分的质量较大,则甲剩余部分的质量、重力较小,甲剩余部分对地面的压力较小,而甲的底面积较小,根据可知,甲、乙剩余部分的压强关系不能确定,故A错误;
B.若沿水平方向切去相同质量,则剩余部分的质量也相等,即剩余部分的重力相等;由图示可知,S甲<S乙,由可知,p甲>p乙,故B正确;
CD.对于柱体而言, 它们桌面的压强p==ρgh.无论沿竖直方向切去相同质量,还是沿竖直方向切去相同体积,剩余部分对地面对的压强只与密度和高度的乘积有关.因为甲、乙为两个实心均匀正方体,它们对水平地面的压力相等.所以,ρ 甲ga 甲 3=ρ 乙ga 乙 3,由图可知a 甲 2<a 乙 2,则ρ 甲ga 甲>ρ 乙ga 乙,即p 甲>p 乙.故C错误,D正确.
18.很多动物为了适应自身生存的环境,进化出了符合一定物理规律的身体部位,对此,从物理学的角度给出的解释中不正确的是( )
A.骆驼的脚很大,可以减小压力,从而使其在沙漠中自如行走
B.啄木鸟的嘴很尖细,可以增大压强,从而凿开树杆,捉到躲藏在深处的虫子
C.鱼类体内有鳔,通过鳔的调节作用从而改变自身重力来实现下沉和上浮
D.雄鹰有时不用抖动翅膀也能翱翔天空是应用了流体压强与流速关系的原理
【答案】AC
【详解】试题分析:(1)根据p=可知,固体压强与压力的大小和受力面积的大小有关.在压力一定时,受力面积越小,压强就越大;
(2)在流体中,流动速度越大的位置压强越小;
(3)由鱼鳔的结构及物体浮沉的条件进行分析.
解:A、骆驼能在沙漠自如行走,是因为它的脚掌面积很大,根据p=可知,这样能减小骆驼对地面的压强,从而不会陷入沙漠中.而不是减小压力,故A错误.
B、啄木鸟能凿开树干,是因为它的嘴很尖,受力面积很小,根据p=可知,能产生很大的压强.故B正确;
C、鱼体内的鱼鳔里面是空气,可以改变自身的体积,从而改变排水量,达到改变浮力的目的,控制自身的沉浮.故C错误;
D、雄鹰的翅膀是弧线形的,飞行过程中,翅膀上方空气流动速度快,压强小,所以不用抖动翅膀也能翱翔太空,是应用了流体压强与流速关系的原理.故D正确;
故选AC.
19.如图所示,质量分布均匀的长方体小木块放在大桌面中央,现用几种不同的方法切去一半,剩余的一半留在桌面上。切割后,桌面受到的压强大小不变的是( )
A. B.
C. D.
【答案】AB
【详解】A.由图可知,用这种方法切去一半时,物体对地面的压力减半,受力面积减半,根据可知,压强不变,故A符合题意;
B.由图可知,这样切去一半后,压力和受力面积都减半,根据可知,压强不变,故B符合题意;
C.由图可知,这样切去一半后,压力减半,受力面积没变,则根据可知,压强会减半,故C不符合题意;
D.由图可知,这样切去一半后,压力减半,但受力面积没变,根据可知,压强将变小,故D不符合题意。
故选AB。
20.小华利用带钉的木块、沙土、钩码来探究“压力的作用效果跟什么因素有关”,分析比较如图,说法正确的是( )
A.该实验通过比较钉子陷入沙土中的深度来比较压力的作用效果
B.由图可知压力的作用效果与受力面积的大小有关
C.本实验用到了控制变量法
D.由图可知压力的作用效果与压力的大小有关
【答案】ACD
【详解】A.该实验通过比较钉子陷入沙土中的深度来比较压力的作用效果,钉子陷入沙土中深度越深,压力作用效果越明显,故A正确;
BD.由图可知,受力面积相同,压力越大,压力的作用效果越明显,故可知压力的作用效果与压力的大小有关;研究压力的作用效果与受力面积的大小有关时,应控制压力大小相同,只改变受力面积大小,题中没有相关的操作,故不能得出压力的作用效果与压力的大小有关,故B错误,D正确;
C.压力作用效果与压力大小、受力面积大小有关,本实验用到了控制变量法,故C正确。
故选ACD。
【素养提升】
21.水平桌面上有A、B两个质地均匀的实心正方体,A的高为,B的高为。将B沿如图甲所示的方向切割为两个长方体和,如果只将放在上(其他条件不变),此时对桌面的压强为;如果只将放在A上(其他条件不变),此时A对桌面的压强为。改变切割位置,随a的变化关系如图乙所示。g取10N/kg,下列判断正确的是( )
A.A的重力为3N B.B的密度为
C.图中 D.
【答案】BC
【详解】由 知道,将放在上,对桌面的压强为
由此可知,p1与a成反比,故图像p-a中的曲线表示的是p1与a的关系;
将放在A上(其他条件不变),此时A对桌面的压强为
由此可知,p2与As ,故图像p-a中的直线表示的是p2与a的关系。
由图像知道,当a=0时
①
当a=5cm时
②
当a=L2时
③
④
由①②③④解得
代入①②③④解得
由 知道,B的质量
由知道,B的密度为
故BC正确,AD错误。
故选BC。
三、实验题
22.(1)如图所示,小明利用小桌、海绵、砝码等器材探究影响压力作用效果的因素。实验中通过观察海绵的 来比较压力作用效果;通过比较图甲、乙可知,受力面积一定时,压力越 ,压力的作用效果越明显;通过比较图 可知,压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显;
(2)在探究“阻力对物体运动的影响”的实验中,让小车从斜面同一高度由静止滑下,接着在表面不同的水平面上继续运动,分别停在如图所示的不同地方。让小车从同一高度滑下目的是使小车在水平面上开始滑行时的速度大小 (选填“相等”或“不相等”),分析小车运动情况可知:小车受到的阻力越小,速度减小得越 (选填“快”或“慢”);由此推理:如果水平面绝对光滑,小车运动时不受阻力作用,它将在水平面上做 运动。
【答案】 凹陷程度 大 乙、丙 相等 慢 匀速直线
【详解】(1)[1]图示实验中,海绵受到压力的作用发生形变,压力的作用效果不同,形变程度也不同,所以压力的作用效果可通过观察海绵的形变程度来比较。
[2]由图甲、乙知,小桌与海绵的受力面积相同,压力不同,乙的压力更大,海绵的形变程度更明显。所以受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显。
[3]要探究受力面积对压力作用效果的影响,需要保持压力一定,所以选择图乙、丙两个实验进行比较。
(2)[4]要探究阻力对物体运动的影响,应让小车以相同的速度在粗糙程度不同的水平面上运动,为了让小车到达水平面的速度相同,应让小车从同一高度静止滑下。
[5]由图示知,小车在毛巾表面上所受的阻力最大,停下的距离最近,在木板表面上所受的阻力最小,停下的距离最远。所以可得:小车受到的阻力越小,速度减小得越慢。
[6]当小车在绝对光滑的水平面上运动时,不受到阻力的作用,则速度不会减小,会在水平面上做匀速直线运动。
23.小明在“探究影响压力作用效果因素”实验中,利用所选用的器材在水平桌面上进行实验,实验过程如图所示。
(1)实验中主要采用的研究方法是 (选填“控制变量法”或“理想实验法”)。
(2)实验中压力的作用效果是通过海绵 (选填“凹陷的深浅”或“凹陷面的大小”)来体现的,我们 (选填“可以”或“不可以”)用沙子代替海绵来完成实验。
(3)通过比较图1甲和图1乙,说明受力面积一定时,压力 (选填“越大”或“越小”),压力的作用效果越明显;通过比较图 ,说明压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(4)若将带砝码的小桌分别放在图2所示的海绵、木板上,则图a中海绵受到的压强pa (选填“大于”、“等于”或“小于”)图b中木板受到的压强pb。
【答案】 控制变量法 凹陷的深浅 可以 越大 乙和丙 等于
【详解】(1)[1]因为是探究影响压力作用效果因素,所以探究过程中需要控制唯一变量,所以实验中主要采用的研究方法是控制变量法。
(2)[2][3]根据转换法,实验中压力的作用效果是通过海绵的凹陷的深浅来体现的,因沙子形变明显,故我们可以用沙子代替海绵来完成实验。
(3)[4]由图1甲和图1乙可知,桌子与海绵的受力面积相同,对海绵的压力大小不同,海绵的凹陷程度也不同,所以这说明受力面积一定时,压力越大压力的作用效果越明显。
[5]研究作用效果与受力面积的关系,要控制压力一定,受力面积不同,所以可以通过比较图乙和丙实验,说明压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(4)[6]若将带砝码的小桌分别放在图2所示的海绵、木板上,根据可知,因压力和受力面积相同,则图a中海绵受到的压强pa等于图b中木板受到的压强pb。
24.网上购物带动了快递业的发展,包裹的分捡常需借助传送带.
(1)传送带的表面往往比较粗糙,其目的是
(2)包裹与传送带一起水平匀速直线运动时,包裹共受到 个力的作用.
(3)已知长方体包裹长50厘米,宽30厘米,高10厘米,质量为15千克.则包裹平放在水平传送带上时(如图),与传送带接触面积是 cm2,,,合 m2,对传送带的压强 为 Pa (g取10 N/kg )
【答案】 在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力 两 1500 0.15 1000
【详解】(1)传送带的表面往往比较粗糙,其目的是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力;
(2)对包裹进行受力分析可知,包裹与传送带一起作用水平匀速直线运动时,不受摩擦力的作用,只受到竖直向下和的重力和支持力两个力的作用;
(3)包裹与传送带接触面积:S=50cm×30cm=1500cm2 =0.15m2 ,
包裹对传送带的压力:F=G=mg=15kg×10N/kg=150N,
对传送带的压强:p=F/S=150N/0.15m2=1000Pa.
四、科普阅读题
25.阅读下面内容,回答以下问题
嫦娥四号月背之旅
月球是地球的天然卫星,月球绕地球公转的周期与自转周期相同,所以月球总是同一面背对地球,这一面被称为月球背面。物体在月球上的重力只有地球上的。月球背面与地球间的通讯是一个难题,为解决该问题,我国在2018年5月成功发射了人类史上首个月球信号中继卫星“鹊桥”(如图甲所示)。2018年12月8日,我国又将嫦娥四号探测器送入太空。嫦娥四号经历地月转移、近月制动。环月飞行和落月过程,最终在月球背面软着陆,成为人类史上首个着陆于月球背面的无人探测器。为避免嫦娥四号在着陆瞬间“闪着腰”,工作人员给它研制了4条强有力的“腿”,让它既能平稳着陆,又能有效“吸收”着陆时产生的冲击力,防止它携带的设备被震坏。在嫦娥四号的“腿”上,还“长着”脸盆一样的圆形“大脚掌”(如图乙所示)。“大脚掌”中央装有一个形如足弓的金属构件,可以有效分散冲击力。
嫦娥四号由着陆器与巡视器(即月球车,又称“玉兔二号”)组成,2019年1月3日巡视器与着陆器成功分离,“玉兔二号”利用其底部6个带齿纹的轮子有效增大了与月面间摩擦,顺利在月背表面行驶。“玉兔二号”配有全景相机、红外成像光谱仪、测月雷达等科学探测仪器,总质量仅135kg,是世界上质量最小的月球车。
(1)“鹊桥”中继星在轨道上运行时,受到的力 (选填“是”或“不是”)平衡力;
(2)嫦娥四号探测器“腿”上的圆形“大脚掌”可 (选填“减小”或“增大”)对月面的压强;
(3)为增大与月面间的摩擦,“玉兔二号”采用的装置是 ,“玉兔二号”月球车在月球背面留下第一道“脚印”,这个现象说明力可以改变 。
(4)小海同学有一个创新设计,他计划用降落伞将探测器降落在月球上,你认为他的这种设计 (选填“科学”或“不科学”),若“玉兔二号”每个轮子触月面积为100cm2,则“玉兔二号”对水平月面的压强为 Pa(地球上g取10N/kg)。
【答案】 不是 减小 带齿纹的轮子 物体的形状 不科学 3750
【详解】(1)[1]“鹊桥”中继星在轨道上运行时,运动方向在不断改变,即运动状态不断改变,受到的力不是平衡力。
(2)[2]嫦娥四号探测器“腿”上的圆形“大脚掌”通过增大受力面积来减小对月面的压强。
(3)[3]“玉兔二号”采用带齿纹的轮子,通过增大接触面粗糙程度来增大与月面之间的摩擦。
[4]“玉兔二号”月球车落到月球上,对月球施加了力的作用,在月球背面留下“脚印”,即月球表面发生了形变,这个现象说明力可以改变物体的形状。
(4)[5]因为月球上没有空气,所以不能使用降落伞,所以这种设计是不科学的。
[6]“玉兔二号”对水平月面的压强
【能力培优】
五、计算题
26.如图其雕塑(材质均匀、实心)的质量为3×103 kg,体积为2m2,与地面的接触面积为1m2(g=10N/kg),求
(1)雕塑的密度;
(2)雕塑对地面的压强。
【答案】(1);(2)。
【详解】解:(1)雕塑的质量为3×103 kg,体积为2m2,则雕塑的密度
(2)雕塑对地面的压力
与地面的接触面积为1m2,雕塑对地面的压强
答:(1)雕塑的密度;
(2)雕塑对地面的压强。
27.为了倡导绿色出行,我市投放了大量的共享自行车。小明的质量为50kg,车的重力为100N,小明在水平路面上骑车时两个轮胎与地面的接触面积共100cm2,轮胎允许承受的最大压强为7×104 Pa,g取10N/kg,求:
(1)小明的重力;
(2)小明骑行时自行车对地面的压强;
(3)小明骑行时自行车车篮内能携带物体的最大质量。
【答案】(1)500N;(2)6×104 Pa;(3)10 kg
【详解】解:(1)小明的重力
G=mg=50kg×10N/kg=500N
(2)由得,对地面的压强为
(3)设能携带最大物体质量为m物。则物体加入加车使得轮胎的压强应该小于7×104 Pa,可得
解得m物=10kg,所以能携带物体的最大质量为10kg。
答:(1)小明的重力为500N;
(2)对地面的压强为6×104 Pa;
(3)小明骑行时自行车车篮内能携带物体的最大质量为10kg。
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