内容正文:
第十二讲 固体压强
新课标要求
1.通过实验,理解压强。
2.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。
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考点一:压力
定义 作用在 上的力叫压力
作用点和大小 压力的作用点在被压物体表面的接触面上,如图所示
方向 于接触面,指向被压物体
影响压力作用
效果的因素 压力的作用效果跟 和 有关。压力越大、受力面积越小,压力的作用效果越
压力与重力的关系 ①压力不是重力。接触面所受压力等于物体所受 ;
②只有在水平面上且竖直方向没有其他外力时,水平面所受的压力大小才等于物体的
垂直
接触面
垂直
压力大小
受力面积大小
明显
支持力
重力大小
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定义 在物理学中,物体所受压力的大小与 之比叫做压强,用符号
表示
物理意义 压强是表示 的物理量
公式
变形公式:求压力F= ,求受力面积S= (适用于固、液、气)。
【注意】一般情况:物体放在水平面上,压力F=G=mg,受力面积S是指两物体的实际接触部分的面积。
特殊情况:对于放在水平地面上的实心柱体(如:圆柱体、正方体、长方体等,其密度用ρ表示,高用h表示)对水平地面的压强p=
考点二:压强及计算
受力面积
p
压力作用效果
m2
102
104
106
pS
ρgh
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增大压强的方法 当压力一定时,通过 受力面积的方法来增大压强;如:破窗锤的前端很尖、菜刀刀刃磨得很锋利
当受力面积一定时,通过 压力的方法来增大压强;如:压路机碾子的质量很大
减小受力面积的同时增大压力;如用铁锤用力钉钉子
减小压强的方法 当压力一定时,通过 受力面积的方法来减小压强;如:载重汽车装有很多车轮、书包背带较宽
当受力面积一定时,通过 压力的方法来减小压强;如:建筑中用空心砖、货车不超载
增大受力面积的同时减小压力;如:过冰面遇到危险时,采用爬行的方式并丢弃一些负重
温馨提示:计算固体对水平面的压力和压强问题的一般方法
①首先根据F=G确定压力;②再根据p=确定压强。粗细、密度均匀的规则固体,也可根据p=ρgh确定压强,再根据F=pS确定压力。
减小
增大
增大
减小
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考点一:压力
【典题1】在体育中考时,很多同学的体重不能达标。如图所示,在测体重时,分别采取推、拉、提、压等不同的方法来改变体重计的示数。其中会使体重计的示数变大的是( )
【横向拓展1-1】 (压力的大小、方向)用30 N的水平力把重20 N的长方体木块紧压在竖直墙壁上,如图所示,则木块对墙壁的压力大小及方向是( )
A.10 N 水平向右
B.20 N 竖直向下
C.30 N 水平向左
D.50 N 竖直向上
A
A B C D
C
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【横向拓展1-2】(压力与压强)如图所示,甲、乙两人在完全相同的沙滩散步,留下深浅相同、大小不同的脚印,则( )
A.甲所受的重力较大
B.甲所受的重力与乙相等
C.甲对沙滩的压强较大
D.甲对沙滩的压强较小
【横向拓展1-3】 (受力分析作图)请根据要求作图(保留作图痕迹)。一木箱静止于斜面,请作出木箱所受重力及其对斜面的压力示意图。
通用通法
(1)压力是垂直作用在物体表面上的力,因此压力的方向总是垂直于物体的表面指向被压的物体。
(2)压力的作用点在接触面上。
(3)压力的大小只有在支撑面是水平面时才等于物体的重力。
A
答案:如图所示
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考点二:固体压强及其计算
【典题2】(2024河南中考)如图所示,把木板放在海绵上,木板上放一水杯,静止时木板保持水平。若水杯重为G1,木板重为G2,水杯底面积为S1,木板底面积为S2。下列说法正确的是( )
A.水杯对木板的压力就是水杯受到的重力
B.水杯对木板的压力和木板对水杯的支持力是平衡力
C.水杯对木板的压强为
D.木板对海绵的压强为
C
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【横向拓展2-1】(增大、减小压强的方法)(2024广东深圳中考)2024年 6月 2 日,嫦娥六号探测器成功着陆月球背面南极-艾特肯盆地,这是人类历史上首次登陆月球背面,如图是嫦娥六号探测器成功着陆月球背面3D动画模拟图。“嫦娥六号”着落架下方安装圆盘形“脚”,其目的是( )
A.减小压力
B.增大压力
C.减小压强
D.增大压强
C
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【横向拓展2-2】(压强大小的计算)如图所示,物体重20 N,它与竖直墙面的接触面积是0.2 dm2,现用30 N的水平力把物体按在墙上静止,当逐渐减小水平压力至25 N时,物体沿墙面匀速下滑,下列相关说法正确的是( )
A.当水平压力为30 N时,墙面受到的压强是1.5×104 Pa
B.当水平压力为30 N时,墙面受到的压力是20 N
C.当水平压力为30 N时,物体受到墙面的摩擦力是30 N
D.当水平压力由30 N减小到25 N时,摩擦力减小
A
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【横向拓展2-3】 (切割、叠加综合)如图甲所示,有A、B两个实心正方体放置在水平地面上,A的棱长为0.4 m。将B沿水平方向切去厚度为h的部分,并将切去的部分叠放在A的上方中央。叠放后A对地面的压强与B剩余的压强随切去厚度h的图像如图乙所示。(g取10 N/kg)求:
(1)物体A的密度。
甲 乙
解:由图乙可知,上方的图线,压强随切去厚度增加而增加,是A对应的图线;下方图线,压强随切去厚度增加而减小,是B对应的图线。当A上没有放B时,A对地面的压强为1 200 Pa,根据压强公式p=ρgh可得,物体A的密度为ρA===0.3×103 kg/m3。
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(2)物体B的重力。
解:由图乙可知,物体B的高度为0.3 m,因物体B为正方体,可得其棱长为0.3 m,则体积为V=(0.3 m)3=0.027 m3,
当B没有被切时,B对地面的压强为1 200 Pa,根据压强公式p=ρgh可得,物体B的密度为ρB===0.4×103 kg/m3,
故物体B的重力为GB=mBg=ρBVBg=0.4×103 kg/m3×0.027 m3×10 N/kg=108 N。
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(3)若在B切割前,将重力为48 N的物体C分别放置于物体A、B上方中央,为使放上物体C后A、B对水平地面的压强相等,应将物体A还是物体B沿水平方向切下一定的质量?切下的质量为多少?
解:A、B单独放在水平地面时,对地面的压强相等,由于A物体的棱长大于B物体的棱长、A物体的底面积大于B物体的底面积,将重力为48 N的物体C分别放置于物体A、B上方中央时,B物体对地面的压强大于A物体对地面的压强,故应将物体B沿水平方向切下一定的质量,放上物体C后,A、C整体对地面的压强为
pAC==+=pA+=1 200 Pa+=1 500 Pa,
则B、C整体对地面的压强也应该为1 500 Pa,即
pBC==+=pB'+=pB'+=1 500 Pa,
解得pB'= Pa。据p==得B物体切下的质量为mB'===2.1 kg。
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通用通法
(1)横切(水平切割)如图甲所示,横切的特点:受力面积S不变。
甲 乙 丙 丁
①如图乙所示,切相同质量m时,用公式p=建立方程;
②切相同体积V时,把它转化为m,用p=建立方程,或把它转化为h,用公式p=ρgh建立方程;
③切相同比例k时,把它转化为m或G,用p=建立方程;
④如图丙所示,切相同高度h0时,用公式p=ρgh建立方程。
(2)固体压强叠放问题
如图丁所示,由于叠加后的模型不再是柱体,所以只能选取公式p=来建立方程。
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实验:探究影响压力作用效果的因素
【五步法过实验】
1.实验器材:小桌、海绵、砝码等。
2.实验装置:
3.实验步骤:
(1)如图甲所示,把小桌腿朝下放在海绵上。
(2)如图乙所示,在小桌上放一个砝码,比较图甲、乙中海绵被压下的深度,图 被压下的深度较大。
(3)如图丙所示,把小桌翻过来,将同一砝码放在小桌上,观察图乙、丙中海绵被压下的深度,图 被压下的深度较大。
甲 乙 丙
乙
乙
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4.实验结论:
(1)当受力面积相同时, 越大,压力的作用效果越明显。
(2)当压力相同时, 越小,压力的作用效果越明显。
5.交流讨论:
(1)实验中用 显示压力的作用效果,这种方法称为 法。
(2)实验中探究压力作用效果与受力面积的关系时,保持 不变,这种方法称为 法。
(3) (选填“可以”或“不可以”)比较甲、丙得出结论,原因是
。
(4)实验中, (选填“能”或“不能”)用木板等一些较硬的材料来代替海绵。
压力
受力面积
海绵的凹陷程度
转换
压力
控制变量
不可以
甲和丙压力
大小和受力面积大小都不相同,无法比较压力的作用效果
不能
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【针对训练】(2024黑龙江齐齐哈尔中考)在探究“影响压力作用效果的因素”实验中,实验小组利用小桌、砝码、海绵、沙子等器材在水平台面上进行探究。
(1)实验中压力的作用效果是通过海绵 来体现的, (选填“可以”或“不可以”)用木板代替海绵来完成实验。
(2)比较图甲、乙所示的实验现象,将小桌分别正立放在海绵上,这样做是为了控制
相同,改变压力的大小,可以得出结论:
。
(3)比较图乙、丙所示实验现象,可以得出另一结论,下列实例中可用此结论解释的是 。
A.书包的背带做得很宽
B.严禁货车超载
凹陷程度
不可以
受力面积
受力面积相同时,压力越大,压力的
作用效果越明显
A
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(4)图丙中桌面对海绵的压强为p1,小航将图丙中的小桌、砝码平放在表面平整的沙子上,静止时如图丁所示,桌面对沙子的压强为p2,则p1 (选填“<”“=”或“>”)p2。
(5)小彬选用质地均匀的长方体物块A代替小桌进行探究,如图戊所示,将物块A沿竖直虚线方向切成大小不同的两部分。将左边部分移开后,发现剩余部分对海绵的压力作用效果没有发生变化,由此他得出结论:压力的作用效果和受力面积无关。你认为他在探究过程中存在的问题是 。
=
没有控制压力的大小相同
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