内容正文:
第1节 压强
【题型导航】
【重难题型讲解】 1
题型1 探究压力的作用效果 1
题型2 压强 6
【能力培优练】 10
【链接中考】 17
【重难题型讲解】
题型1 探究压力的作用效果
1.压力
墨水瓶压桌面的力,方向垂直于桌面,使桌面发生微小弯曲
重物压在传送带上的力,方向垂直于传送带,使传送带发生弯曲
物理学中,把垂直作用在物体表面上的力叫做压力。一切物体表面受到压力时,都会发生形变。
2.探究压力的作用效果
过程
根据上述事例,有的同学猜想,压力的作用效果与压力的大小有关;也有的同学猜想,压力的作用效果与受力面积的大小有关。
为了用实验验证这些猜想,设计实验的思路是:先保持受力面积不变,改变压力的大小,观察压力的作用效果;再保持压力的大小不变,改变受力面积的大小,观察压力的作用效果。
如图所示,首先,将小方桌放在沙盘里,观测桌脚陷入沙中的深度;接着,在小方桌上放上砖块,观测桌脚陷入沙中的深度;最后将小方桌翻过来放在沙盘里,放上同样的砖块,观测桌面陷入沙中的深度。
请分析上述实验结果,得出结论。
结论
当受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显;当压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
★特别提醒
物理学中用实验研究三个量(压力的作用效果、压力的大小、受力面积的大小)之间的关系时,常用的方法是:先使一个量(压力的大小)保持不变,研究其余两个量(压力的作用效果、受力面积的大小)的关系;再使另一个量(受力面积的大小)保持不变,研究其余两个量(压力的作用效果、压力的大小)的关系;最后即可得到三个量之间的关系。这种方法叫做控制变量法。
【典例1-1】图中有一只木箱A,放在斜面上静止; 画出木箱A对斜面的压力的示意图;
【答案】
【解析】由题意知,木箱A静止在斜面上,因此木箱A对斜面的压力垂直于斜面向下,作用点在接触面的中心,如图所示:
【典例1-2】如图甲、乙、丙所示,小聪利用小桌、海绵、砝码等探究影响压力作用效果的因素。
(1)本实验是通过观察海绵的 来比较压力作用效果的;
(2)通过比较图甲、乙,说明压力的作用效果与 有关;
(3)将该小桌和砝码放在如图丁所示的木板上,比较丙、丁两种情况后,小聪认为压力的作用效果还与接触面的材料有关,这个结论是 (填“正确”或“错误”)的,为了便于观察,我们在做此实验时应该选择表面材质 (填“相同”或“不同”)且形变 (填“明显”或“不明显”)的材料来做实验;
(4)实验时,小聪同学将小桌换成木块,并将木块沿竖直方向切成大小不同的两块,如图戊所示,发现它们对海绵的压力作用效果相同,由此得出的结论是:压力的作用效果与受力面积无关,你认为此结论是否可靠? ;理由: 。
【答案】(1)凹陷程度
(2)压力大小
(3) 错误 相同 明显
(4) 不可靠 没有控制压力大小不变
【解析】(1)在探究压力作用效果的实验中,压力的作用效果是无法直接观察的物理量,因此实验中采用转换法,将压力的作用效果转换为海绵的凹陷程度来直观判断,海绵的凹陷程度越大,说明压力的作用效果越显著;凹陷程度越小,压力的作用效果越微弱。
(2)探究压力的作用效果与压力大小的关系时,应控制受力面积不变,改变压力大小。通过比较图甲、乙,两者受力面积相同,乙图中增加了砝码,压力更大,海绵凹陷程度更明显,因此说明:受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越显著。
(3)[1][2][3]将该小桌和砝码放在如图丁所示的木板上,与图丙相比,因压力大小和受力面积都相同,则根据压强公式可知,图丙中海绵受到的压强和图丁中木板受到的压强的大小相等,所以小聪的结论是错误的,而海绵看起来凹陷程度大,是因为海绵比较软,容易发生形变,木板比较硬,形变不明显,所以实验时要选择表面材质相同,且形变明显的材料。
(4)[1][2]研究压力作用效果与受力面积的关系时,需用控制变量法,保证压力大小不变,只改变受力面积。实验中把木块沿竖直方向切成两块,虽然受力面积减小了,但每块木块对海绵的压力也随之减小,压力和受力面积同时改变。因此无法确定压力作用效果的变化是由受力面积导致的,得出“压力作用效果与受力面积无关”的结论是不可靠的,其问题在于没有控制压力大小不变。
跟踪训练1 如图所示,重为6N的物体静止在水平地面上,用力的图示法画出地面受到的压力。
【答案】
【解析】在水平地面上,物体对地面的压力等于重力,为6N,方向垂直于接触面向下,作用点在接触面上。选3N为标度,取线段的长度为2个标度表示力的大小。如图所示:
跟踪训练2 如下列图片所示,甲、乙两人在完全相同的沙滩上散步,留下了深浅相同、大小不同的脚印。则( )
A.甲对沙滩的压强大于乙对沙滩的压强 B.甲对沙滩的压强小于乙对沙滩的压强
C.甲的重力大于乙的重力 D.甲的重力等于乙的重力
【答案】C
【解析】AB.甲、乙两人在完全相同的沙滩上散步时,他们在沙地上留下的脚印深浅相同,则他们对沙地的压强相同,故AB不符合题意;
CD.因,由可得,由于物体对水平沙地的压力大小等于重力大小,所以甲受到的重力大小大于乙受到的重力大小,故C符合题意,D不符合题意。
故选C。
跟踪训练3 如图所示,实验小组利用小桌、海绵及砝码,探究压力的作用效果跟什么因素有关。
(1)压力的作用效果通过比较 来显示,这种科学研究方法叫 ;
(2)通过甲、乙两图实验说明: ;下列实例中,直接涉及该结论的是 (填序号);
①小小的蚊子能轻而易举地用口器把皮肤刺破
②书包要用宽的背带
③把钉子钉进木板里时要用重锤敲打
(3)将图丙中的小桌和砝码放在木板上,如图丁,则丙、丁两图中小桌对接触面的压强p1 p2(选填“>”“<”或“=”);
(4)实验后小明提出还可以用铅笔探究压力的作用效果与受力面积的关系。小明分别采用图戊所示的①②两种方法,用两只手的食指分别压在铅笔两端给小红演示,小红指出图 的方法不合理。
【答案】(1) 海绵的凹陷程度 转换法
(2) 当受力面积一定时,压力越大,压力作用效果越明显 ③
(3)=
(4)①
【解析】(1)[1][2]本实验通过海绵的凹陷程度来反映压力的作用效果,海绵的凹陷程度越大,说明压力的作用效果越明显,这种研究方法叫做转换法。
(2)[1]由甲、乙两图可知,接触面积相同,乙图多了一个砝码,乙图中的压力大,海绵的凹陷程度大,说明压力的作用效果明显,因此可得出当受力面积一定时,压力越大,压力作用效果越明显。
[2] ①小小的蚊子能轻而易举地用口器把皮肤刺破说明压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显;②书包要用宽的背带说明压力一定时,受力面积越大,压力的作用效果越不明显;③把钉子钉进木板里时要用重锤敲打说明受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显,故③符合题意,①②不符合题意。
故选③。
(3)丙、丁两图中小桌对接触面的压力均等于小桌和砝码的总重力,大小相等,都是桌面与海绵和木板接触,受力面积相等,因此压强大小相等,故。
(4)图中方法①不合理,因为图①中铅笔自身有重力,因此上手指和下手指受到的压力大小不同,即没有控制压力大小相同。
题型2 压强
1.压强
实例
现象
作用效果
一张报纸平放时对桌面产生的压强约为0.5 Pa
由于压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关,为了定量地反映压力的作用效果,仿照描述速度的方法,引入压强的概念。
物理学中,把物体表面受到的压力与受力面积之比叫做压强,即
如果用F表示压力,S表示受力面积,p表示压强,则
在国际单位制中,力的单位是牛(N),面积的单位是平方米(m²),压强的单位就是牛每平方米(N/m²),它有一个专门的名称叫做帕斯卡,简称帕,符号是Pa。
1 Pa=1N/m²
切割钢板的“水刀”对切割表面产生的压强高达1×10⁹Pa
推土机的履带对地面产生的压强约为3×10⁴Pa
芭蕾舞演员单脚立起来时,足尖对地面产生的压强可达5×10⁵Pa
2.增大或减小压强
滑雪板的面积很大
斧刃和刀刃磨得很薄
铁钉和锥子的一端都做得很尖锐
月球车的轮子很宽大
增大压强的方法有增大压力或减小受力面积;减小压强的方法有减小压力或增大受力面积。
【典例2-1】关于压力、压强,下列说法正确的是( )
A.压力的方向总是竖直向下
B.单位面积的压力越大,压力的作用效果越明显
C.物体的底面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显
D.物体自由静止放在水平地面上时,对地面的压力就是物体的重力
【答案】B
【解析】A.压力的方向总是垂直于接触面,但不一定是竖直向下,故A错误;
B.根据可知,单位面积的压力即为压强,压强是表示压力作用效果的物理量,压强越大,压力的作用效果越明显,故B正确;
C.根据可知,压强的大小取决于压力和受力面积两个因素,物体的底面积不一定等于受力面积,故C错误;
D.物体自由静止在水平地面上时,对地面的压力大小等于物体的重力大小,但压力是物体对地面的力,施力物体是物体,受力物体是地面,重力是地球对物体的力,施力物体是地球,受力物体是物体,两者是不同的力,故D错误。
故选B。
【典例2-2】有两个质量分布均匀的正方体A、B,A的质量为,边长为,将A放置在水平桌面时,如图甲,A对桌面的压力为 N;将边长为的B叠放在A的正上方,如图乙,A对水平桌面的压强增加了4000Pa:再将A和B倒过来放置,A叠放在B的正上方,如图丙,此时B对水平桌面的压强为 。
【答案】 20
【解析】[1]A的质量为,则A的重力为
A放置在水平桌面上,对桌面的压力等于自身的重力,为20N。
[2]将A放置在水平桌面时,A对桌面的压强为
将边长为的B叠放在A的正上方,A对水平桌面的压强增加了4000Pa,根据可知,增加的压力为
此时增加的压力即为B的重力,即B的重力为40N。将A和B倒过来放置,A叠放在B的正上方,此时B对水平桌面的压力为A、B的总重力,为
B对水平桌面的压强为
跟踪训练1 哈尔滨2025年第九届亚冬会冰壶比赛使用的冰壶质量为,冰壶静止在水平冰面上时底部与冰面的接触面积约为,则冰壶对冰面的压强为 。(取)
【答案】9500
【解析】冰壶静止在水平冰面上时,冰壶对冰面的压力等于其重力,压力大小为
压强为
跟踪训练2 两只鸡蛋相碰往往只碰破其中一只,关于此现象的说法正确的是( )
A.破的那只鸡蛋受到的力大 B.破的那只鸡蛋受到的压强大
C.未破的那只鸡蛋受力大 D.两只鸡蛋受力大小相等
【答案】D
【解析】ACD.由于物体间力的作用是相互的,两只鸡蛋相碰时,两只鸡蛋受到的力是一对相互作用力,它们大小相等、方向相反、作用在同一直线上,故D正确,AC错误;
B.两只鸡蛋受力大小相等,根据压强公式,在压力F相同的情况下,受力面积S越小,压强越大。鸡蛋破碎是因为其所受压强超过了蛋壳的承受极限,可能是因为该鸡蛋的受力面积更小导致压强更大,也可能是因为其蛋壳承受能力更弱。因此B选项的说法不一定正确,故B错误。
故选D。
跟踪训练3 如图所示实例中,为了增大压强的是( )
A.铁轨下面铺有宽大的枕木
B.书包带做得较宽
C.逃生锤的锤头很尖
D.滑雪时穿较宽大的滑雪板
【答案】C
【解析】A.铁轨下面铺有宽大的枕木,是通过增大受力面积来减小压强,故A不符合题意;
B.书包带做得较宽,是通过增大受力面积来减小压强,故B不符合题意;
C.逃生锤的锤头很尖,是通过减小受力面积来增大压强,故C符合题意;
D.滑雪时穿较宽大的滑雪板,是通过增大受力面积来减小压强,故D不符合题意。
故选C。
【能力培优练】
1.如图所示,上下两手指均用力,将铅笔挤压在两手指间静止不动,下面手指感觉更疼.下列说法正确的是( )
A.上手指对铅笔的压力小于下手指对铅笔的压力
B.上手指对铅笔的压力大于下手指对铅笔的压力
C.上手指对铅笔的压强等于下手指对铅笔的压强
D.上手指对铅笔的压强大于下手指对铅笔的压强
【答案】A
【解析】AB.因为下手指受到的压力等于上手指对铅笔的压力与铅笔的重力之和,故上手指对铅笔的压力小于下手指对铅笔的压力,故A符合题意,B不符合题意。故A正确,B错误;
CD.因为,且,则,即上手指对铅笔的压强小于下手指对铅笔的压强,故CD不符合题意,故CD错误。
故选A。
2.在国际单位制中,力的单位是牛顿,用字母N表示,下列哪个力的大小最接近 ( )
A.中学生站在地上对地面的压力 B.拿起两个鸡蛋所用的力
C.提起一个书包所用的力 D.拿起一枚一元硬币的力
【答案】B
【解析】A.中学生的质量约为 50kg,对地面的压力约为
远大于 1N,故A不符合题意;
B.两个鸡蛋的质量约为 100g(0.1kg),拿起两个鸡蛋所用的力约为
接近 1N,故B符合题意;
C.一个书包的质量约为2kg,提起书包所用的力约为
大于 1N,故C不符合题意;
D.一枚一元硬币的质量约为 6g(0.006kg),拿起它所用的力约为
远小于 1N,故D不符合题意。
故选B。
3.将均匀实心正方体甲、乙分别置于相同的海绵上,甲的棱长小于乙,观察到如图所示的现象。则关于甲乙的一些物理量的大小关系下列说法正确的是( )
A.甲对海绵的压强较大 B.乙对海绵的压力较大
C.甲正方体的密度较大 D.甲正方体的质量较大
【答案】B
【解析】A.压强的大小可通过海绵的凹陷程度判断,图中乙下方的海绵凹陷更明显,说明乙对海绵的压强较大,因此甲对海绵的压强较大的说法错误,故A错误;
B.压力的作用效果是使海绵凹陷的原因,乙下方海绵凹陷更明显,说明乙对海绵的压强较大,乙的面积大于甲,根据得,乙的压力更大,因此该说法正确,故B正确;
C.甲、乙是均匀实心正方体,甲的棱长小于乙,则甲的体积;乙的压力更大(即重力更大,质量更大),根据,乙的质量大、体积也大,无法直接判断甲的密度更大,故C错误;
D.压力等于重力,乙对海绵的压力更大,说明乙的重力更大,质量更大,因此甲正方体的质量较大的说法错误,故D错误。
故选B。
4.如下图所示,在水平桌面上放着三个由铁制成的实心均质圆柱体。则下列对圆柱体对桌面的压强大小的判断,正确的是( )
A.甲最大 B.乙最大 C.丙最大 D.一样大
【答案】B
【解析】三个由铁制成的实心圆柱体,质地均匀,对水平桌面的压强,密度相同,高度不相同,乙的高度最大,故乙对水平桌面的压强最大,故B正确,A、C、D错误。
故选B。
5.A、B两个实心正方体的质量相等,边长之比lA︰lB=1︰2,若按甲、乙两种不同的方式,分别将它们叠放在水平地面上(如图所示),则地面受到的压力之比和压强之比分别是( )
A.F甲︰F乙=1︰1,p甲︰p乙=1︰2 B.F甲︰F乙=1︰1,p甲︰p乙=1︰4
C.F甲︰F乙=1︰2,p甲︰p乙=2︰1 D.F甲︰F乙=2︰1,p甲︰p乙=1︰4
【答案】B
【解析】放在水平面的物体对水平面的压力等于自身的重力,根据可知,地面受到的压力之比为
A、B的底面积之比(即受力面积之比)为
地面受到的压强之比为
综上所述,,,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
6.如图所示,将质量分布均匀的长方体置于水平桌面上,现分别按照图示的方法切去一半,则剩余阴影部分对桌面压强最小的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】将质量分布均匀的长方体置于水平桌面上,对桌面的压力
现分别按照图示的方法切去一半,则对桌面的压力变为原来的,即四种切法中的压力相同,C选项的切法受力面积最大,由可知,阴影部分对桌面压强最小,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
7.如图下列改变压强的方式与其他三种不同的是( )
A.挖掘机安装履带
B.气球在钉床上扎不破
C.破窗锤的锤头
D.自行车的马鞍形坐垫
【答案】C
【解析】A.挖掘机安装履带,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强;
B.气球在钉床上扎不破,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强;
C.破窗锤的锤头很尖,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强;
D.自行车的马鞍形坐垫,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强。
综上所述,ABD都是通过增大受力面积来减小压强的,C的方式与其他三种不同。
故选C。
8.小亮在平坦的沙滩上玩耍时,发现了大小和深浅不同的脚印,如图甲所示。由此他产生了疑问:压力的作用效果与哪些因素有关呢?选用小桌子、钩码、海绵等器材进行实验,过程如图乙所示。
(1)实验中,小亮通过观察图乙中 来比较压力的作用效果;
(2)探究压力的作用效果与压力大小的关系,可通过图乙中 两次实验进行比较;
(3)通过实验小亮发现坦克设计成履带的原因可用图乙中 两图实验所得结论解释;
(4)如图乙D实验,将海绵一端用木块垫起,他认为比较B、D也能完成实验B、C的探究,请判断该想法 (选填“可行”或“不可行”);
(5)通过综合分析,图甲中两个脚印所对应的人的质量较大的是 (填“较深的大脚印”或“较浅的小脚印”)。
(6)将图乙中的小桌和砝码又放到一块木板上,如图E所示,则图C中海绵受到的压强和图E中木板受到的压强的大小关系为: (选填“”、“”或“”)。
【答案】(1)海绵的凹陷程度
(2)A、B
(3)B、C
(4)不可行
(5)较深的大脚印
(6)=
【解析】(1)实验中是通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果,这种研究物理问题的方法叫转换法。
(2)比较压力作用效果与压力大小的关系,要控制受力面积相同,改变压力的大小。除了控制受力面积相同以外,还应保持两次的压力作用在相同的物体或材料上,故可通过A、B两次实验来比较压力作用效果与压力大小的关系。
(3)由可知,坦克设计成履带可以增大受力面积,从而减小对地面的压强。比较图中B、C两次实验可知,压力相同,而受力面积不同,图B中受力面积小,海绵的凹陷程度大,说明压力的作用效果与受力面积有关,故可用图乙中B、C两图实验所得结论解释。
(4)D中海绵一端被垫起,导致小桌对海绵的压力方向倾斜,小桌对海绵的压力变小。与图B相比,压力和受力面积均不同,无法比较压力作用效果与受力面积的关系。故该想法不可行。
(5)由可知,较深(压强p较大)的大脚印(受力面积S大)压力更大,较浅的(压强p较小)小脚印(受力面积S小)压力更小,压力等于重力,根据可知,较深的大脚印对应的人质量更大。
(6)将小桌和砝码放到一块木板上,与C相比,压力和受力面积均不变,故由可知,海绵受到的压强等于木板受到的压强,即=。
9.如下图甲所示,轻质杠杆左侧用细绳挂着正方体甲,正方体甲放在水平放置的电子测力计上,右侧挂着重为1N的钩码乙,O为支点,正方体甲的边长为0.1m。在杠杆水平平衡的条件下,当只改变动力臂电子测力计的示数T随之改变,的关系如图乙所示。求:
(1)正方体甲受到的重力;
(2)阻力臂大小;
(3)当动力臂时,正方体甲对电子测力计的压强。
【答案】(1)3N
(2)2cm
(3)100Pa
【解析】(1)对正方体甲进行受力分析,甲受到竖直向下的重力G甲、杠杆对它竖直向上的拉力F拉和电子测力计对它竖直向上的支持力F支。由于甲处于静止状态,所以受力平衡,则有。电子测力计的示数T等于支持力F支,即,所以 。由图乙可知,当动力臂时,电子测力计的示数。此时,根据杠杆平衡条件,动力G乙对杠杆的作用效果为零,由于杠杆是轻质的,杠杆对甲的拉力F拉也为零。所以,正方体甲的重力
(2)设钩码乙的重力为G乙,杠杆左侧绳子对杠杆的拉力为F2。根据杠杆平衡条件有,其中。所以。由图乙可知,当时,。代入数据
解得。
(3)由图乙可知,当动力臂时,电子测力计的示数。正方体甲对电子测力计的压力F压等于电子测力计的示数T,即
正方体甲的底面积(受力面积)为
正方体甲对电子测力计的压强为
10.(1)一物体所受的重力是100N,将它放在水平地面上时,画出它对地面的压力的示意图;
(2)如图所示是手将图钉按入墙壁的情景,请画出手对图钉压力的示意图。
【答案】(1)
(2)
【解析】(1)压力的作用点在接触面的中央,过作用点作垂直于水平地面,并指向下的力,且大小等于重力,即,如图所示:
(2)手对图钉的压力作用点在图钉上,方向垂直于图钉面向右,过力的作用点画一条有向线段,并标记F表示压力,如图所示:
【链接中考】
1.(2025·四川攀枝花·中考真题)如图所示,质量分布均匀的圆柱状物体甲、乙放置在水平地面A上,此时甲、乙对地面的压强相等。现沿水平面B切去上方的部分后,甲、乙剩余部分对地面的压强、和压力、的大小关系是( )
A.、
B.、
C.、
D.、
【答案】A
【解析】由题意可知,圆柱状物体甲、乙放置在水平地面A上,它们对地面的压力都等于其自身的重力,由、及可得,
未切之前可得,甲、乙对地面的压强相等即
如图所示,乙的高度比甲高,即,所以可得,甲的密度大于乙的密度即;现沿水平面B切去上方的部分后,甲、乙剩余部分的高度相同,即,由可得,甲、乙剩余部分对地面的压强大小关系为;由图可知,甲、乙剩余部分的底面积关系是,由可得,甲、乙剩余部分对地面的压力大小关系为,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
2.(2025·山东滨州·中考真题)盲道作为城市道路建设的重要配套设施,为盲人提供行路方便与安全,它不仅体现着一座城市的人文关怀,也衡量着一座城市的文明程度。如图所示,盲道上凸起的条纹或圆点是为了( )
A.增大压力 B.减小压力
C.增大压强 D.减小压强
【答案】C
【解析】盲人走路对地面的压力一定,盲道上凸起的圆点是在压力一定时,减小受力面积来增大路面对脚的压强,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
3.(2025·四川广元·中考真题) “奔月”兴趣小组将一块长为20cm、宽为10cm、高为5cm的砖块平放在电子秤上,使砖块底面与秤盘表面完全接触,电子秤示数为2.0kg,g取10N/kg。求:
(1)该砖块的密度是多少?
(2)该砖块对电子秤秤盘表面的压强是多少?
(3)他们选取这种规格的两块砖,一块砖平放(如图甲)、另一块砖竖放(如图乙)在水平地面上。将竖放砖块沿水平方向切成上下两部分,将上部分放在平放砖块上(如图丙),下部分不动(如图丁),已知图丙和图丁中砖块对地面的压强相等,则图丁中砖块的重力大小是多少?
【答案】(1)2×103kg/m3
(2)1×103Pa
(3)8N
【解析】(1)砖块的体积V=0.2m×0.1m×0.05m=0.001m3
电子秤示数为2.0kg,砖块的质量是2.0kg,该砖块的密度
(2)该砖块的重力G=mg=2.0kg×10N/kg=20N
该砖块对电子秤秤盘表面的压力F=G=20N
该砖块对电子秤秤盘表面的压强
(3)将竖放砖块沿水平方向切成上下两部分,设上半部分的高度为h,上半部分的质量
将上部分放在平放砖块上,图丙中对地面的压强
图丁中砖块对地面的压强
图丙和图丁中砖块对地面的压强相等,所以
得到,下半部分的质量
图丁中砖块的重力大小G2=m2g=0.8kg×10N/kg=8N
4.(2025·黑龙江绥化·中考真题)如图,请在图中画出物体A对竖直墙面的压力的示意图。
【答案】
【解析】压力的方向垂直于接触面指向被压物体。物体A对竖直墙面的压力,作用点在墙面与A的接触处,方向水平向左,用带箭头线段表示,箭头向左,画垂足,标注F,如图所示:
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第1节 压强
【题型导航】
【重难题型讲解】 1
题型1 探究压力的作用效果 1
题型2 压强 6
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【链接中考】 17
【重难题型讲解】
题型1 探究压力的作用效果
1.压力
墨水瓶压桌面的力,方向垂直于桌面,使桌面发生微小弯曲
重物压在传送带上的力,方向垂直于传送带,使传送带发生弯曲
物理学中,把垂直作用在物体表面上的力叫做压力。一切物体表面受到压力时,都会发生形变。
2.探究压力的作用效果
过程
根据上述事例,有的同学猜想,压力的作用效果与压力的大小有关;也有的同学猜想,压力的作用效果与受力面积的大小有关。
为了用实验验证这些猜想,设计实验的思路是:先保持受力面积不变,改变压力的大小,观察压力的作用效果;再保持压力的大小不变,改变受力面积的大小,观察压力的作用效果。
如图所示,首先,将小方桌放在沙盘里,观测桌脚陷入沙中的深度;接着,在小方桌上放上砖块,观测桌脚陷入沙中的深度;最后将小方桌翻过来放在沙盘里,放上同样的砖块,观测桌面陷入沙中的深度。
请分析上述实验结果,得出结论。
结论
当受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显;当压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
★特别提醒
物理学中用实验研究三个量(压力的作用效果、压力的大小、受力面积的大小)之间的关系时,常用的方法是:先使一个量(压力的大小)保持不变,研究其余两个量(压力的作用效果、受力面积的大小)的关系;再使另一个量(受力面积的大小)保持不变,研究其余两个量(压力的作用效果、压力的大小)的关系;最后即可得到三个量之间的关系。这种方法叫做控制变量法。
【典例1-1】图中有一只木箱A,放在斜面上静止; 画出木箱A对斜面的压力的示意图;
【典例1-2】如图甲、乙、丙所示,小聪利用小桌、海绵、砝码等探究影响压力作用效果的因素。
(1)本实验是通过观察海绵的 来比较压力作用效果的;
(2)通过比较图甲、乙,说明压力的作用效果与 有关;
(3)将该小桌和砝码放在如图丁所示的木板上,比较丙、丁两种情况后,小聪认为压力的作用效果还与接触面的材料有关,这个结论是 (填“正确”或“错误”)的,为了便于观察,我们在做此实验时应该选择表面材质 (填“相同”或“不同”)且形变 (填“明显”或“不明显”)的材料来做实验;
(4)实验时,小聪同学将小桌换成木块,并将木块沿竖直方向切成大小不同的两块,如图戊所示,发现它们对海绵的压力作用效果相同,由此得出的结论是:压力的作用效果与受力面积无关,你认为此结论是否可靠? ;理由: 。
跟踪训练1 如图所示,重为6N的物体静止在水平地面上,用力的图示法画出地面受到的压力。
跟踪训练2 如下列图片所示,甲、乙两人在完全相同的沙滩上散步,留下了深浅相同、大小不同的脚印。则( )
A.甲对沙滩的压强大于乙对沙滩的压强 B.甲对沙滩的压强小于乙对沙滩的压强
C.甲的重力大于乙的重力 D.甲的重力等于乙的重力
跟踪训练3 如图所示,实验小组利用小桌、海绵及砝码,探究压力的作用效果跟什么因素有关。
(1)压力的作用效果通过比较 来显示,这种科学研究方法叫 ;
(2)通过甲、乙两图实验说明: ;下列实例中,直接涉及该结论的是 (填序号);
①小小的蚊子能轻而易举地用口器把皮肤刺破
②书包要用宽的背带
③把钉子钉进木板里时要用重锤敲打
(3)将图丙中的小桌和砝码放在木板上,如图丁,则丙、丁两图中小桌对接触面的压强p1 p2(选填“>”“<”或“=”);
(4)实验后小明提出还可以用铅笔探究压力的作用效果与受力面积的关系。小明分别采用图戊所示的①②两种方法,用两只手的食指分别压在铅笔两端给小红演示,小红指出图 的方法不合理。
题型2 压强
1.压强
实例
现象
作用效果
一张报纸平放时对桌面产生的压强约为0.5 Pa
由于压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关,为了定量地反映压力的作用效果,仿照描述速度的方法,引入压强的概念。
物理学中,把物体表面受到的压力与受力面积之比叫做压强,即
如果用F表示压力,S表示受力面积,p表示压强,则
在国际单位制中,力的单位是牛(N),面积的单位是平方米(m²),压强的单位就是牛每平方米(N/m²),它有一个专门的名称叫做帕斯卡,简称帕,符号是Pa。
1 Pa=1N/m²
切割钢板的“水刀”对切割表面产生的压强高达1×10⁹Pa
推土机的履带对地面产生的压强约为3×10⁴Pa
芭蕾舞演员单脚立起来时,足尖对地面产生的压强可达5×10⁵Pa
2.增大或减小压强
滑雪板的面积很大
斧刃和刀刃磨得很薄
铁钉和锥子的一端都做得很尖锐
月球车的轮子很宽大
增大压强的方法有增大压力或减小受力面积;减小压强的方法有减小压力或增大受力面积。
【典例2-1】关于压力、压强,下列说法正确的是( )
A.压力的方向总是竖直向下
B.单位面积的压力越大,压力的作用效果越明显
C.物体的底面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显
D.物体自由静止放在水平地面上时,对地面的压力就是物体的重力
【典例2-2】有两个质量分布均匀的正方体A、B,A的质量为,边长为,将A放置在水平桌面时,如图甲,A对桌面的压力为 N;将边长为的B叠放在A的正上方,如图乙,A对水平桌面的压强增加了4000Pa:再将A和B倒过来放置,A叠放在B的正上方,如图丙,此时B对水平桌面的压强为 。
跟踪训练1 哈尔滨2025年第九届亚冬会冰壶比赛使用的冰壶质量为,冰壶静止在水平冰面上时底部与冰面的接触面积约为,则冰壶对冰面的压强为 。(取)
跟踪训练2 两只鸡蛋相碰往往只碰破其中一只,关于此现象的说法正确的是( )
A.破的那只鸡蛋受到的力大 B.破的那只鸡蛋受到的压强大
C.未破的那只鸡蛋受力大 D.两只鸡蛋受力大小相等
跟踪训练3 如图所示实例中,为了增大压强的是( )
A.铁轨下面铺有宽大的枕木
B.书包带做得较宽
C.逃生锤的锤头很尖
D.滑雪时穿较宽大的滑雪板
【能力培优练】
1.如图所示,上下两手指均用力,将铅笔挤压在两手指间静止不动,下面手指感觉更疼.下列说法正确的是( )
A.上手指对铅笔的压力小于下手指对铅笔的压力
B.上手指对铅笔的压力大于下手指对铅笔的压力
C.上手指对铅笔的压强等于下手指对铅笔的压强
D.上手指对铅笔的压强大于下手指对铅笔的压强
2.在国际单位制中,力的单位是牛顿,用字母N表示,下列哪个力的大小最接近 ( )
A.中学生站在地上对地面的压力 B.拿起两个鸡蛋所用的力
C.提起一个书包所用的力 D.拿起一枚一元硬币的力
3.将均匀实心正方体甲、乙分别置于相同的海绵上,甲的棱长小于乙,观察到如图所示的现象。则关于甲乙的一些物理量的大小关系下列说法正确的是( )
A.甲对海绵的压强较大 B.乙对海绵的压力较大
C.甲正方体的密度较大 D.甲正方体的质量较大
4.如下图所示,在水平桌面上放着三个由铁制成的实心均质圆柱体。则下列对圆柱体对桌面的压强大小的判断,正确的是( )
A.甲最大 B.乙最大 C.丙最大 D.一样大
5.A、B两个实心正方体的质量相等,边长之比lA︰lB=1︰2,若按甲、乙两种不同的方式,分别将它们叠放在水平地面上(如图所示),则地面受到的压力之比和压强之比分别是( )
A.F甲︰F乙=1︰1,p甲︰p乙=1︰2 B.F甲︰F乙=1︰1,p甲︰p乙=1︰4
C.F甲︰F乙=1︰2,p甲︰p乙=2︰1 D.F甲︰F乙=2︰1,p甲︰p乙=1︰4
6.如图所示,将质量分布均匀的长方体置于水平桌面上,现分别按照图示的方法切去一半,则剩余阴影部分对桌面压强最小的是( )
A. B. C. D.
7.如图下列改变压强的方式与其他三种不同的是( )
A.挖掘机安装履带
B.气球在钉床上扎不破
C.破窗锤的锤头
D.自行车的马鞍形坐垫
8.小亮在平坦的沙滩上玩耍时,发现了大小和深浅不同的脚印,如图甲所示。由此他产生了疑问:压力的作用效果与哪些因素有关呢?选用小桌子、钩码、海绵等器材进行实验,过程如图乙所示。
(1)实验中,小亮通过观察图乙中 来比较压力的作用效果;
(2)探究压力的作用效果与压力大小的关系,可通过图乙中 两次实验进行比较;
(3)通过实验小亮发现坦克设计成履带的原因可用图乙中 两图实验所得结论解释;
(4)如图乙D实验,将海绵一端用木块垫起,他认为比较B、D也能完成实验B、C的探究,请判断该想法 (选填“可行”或“不可行”);
(5)通过综合分析,图甲中两个脚印所对应的人的质量较大的是 (填“较深的大脚印”或“较浅的小脚印”)。
(6)将图乙中的小桌和砝码又放到一块木板上,如图E所示,则图C中海绵受到的压强和图E中木板受到的压强的大小关系为: (选填“”、“”或“”)。
9.如下图甲所示,轻质杠杆左侧用细绳挂着正方体甲,正方体甲放在水平放置的电子测力计上,右侧挂着重为1N的钩码乙,O为支点,正方体甲的边长为0.1m。在杠杆水平平衡的条件下,当只改变动力臂电子测力计的示数T随之改变,的关系如图乙所示。求:
(1)正方体甲受到的重力;
(2)阻力臂大小;
(3)当动力臂时,正方体甲对电子测力计的压强。
10.(1)一物体所受的重力是100N,将它放在水平地面上时,画出它对地面的压力的示意图;
(2)如图所示是手将图钉按入墙壁的情景,请画出手对图钉压力的示意图。
【链接中考】
1.(2025·四川攀枝花·中考真题)如图所示,质量分布均匀的圆柱状物体甲、乙放置在水平地面A上,此时甲、乙对地面的压强相等。现沿水平面B切去上方的部分后,甲、乙剩余部分对地面的压强、和压力、的大小关系是( )
A.、
B.、
C.、
D.、
2.(2025·山东滨州·中考真题)盲道作为城市道路建设的重要配套设施,为盲人提供行路方便与安全,它不仅体现着一座城市的人文关怀,也衡量着一座城市的文明程度。如图所示,盲道上凸起的条纹或圆点是为了( )
A.增大压力 B.减小压力
C.增大压强 D.减小压强
3.(2025·四川广元·中考真题) “奔月”兴趣小组将一块长为20cm、宽为10cm、高为5cm的砖块平放在电子秤上,使砖块底面与秤盘表面完全接触,电子秤示数为2.0kg,g取10N/kg。求:
(1)该砖块的密度是多少?
(2)该砖块对电子秤秤盘表面的压强是多少?
(3)他们选取这种规格的两块砖,一块砖平放(如图甲)、另一块砖竖放(如图乙)在水平地面上。将竖放砖块沿水平方向切成上下两部分,将上部分放在平放砖块上(如图丙),下部分不动(如图丁),已知图丙和图丁中砖块对地面的压强相等,则图丁中砖块的重力大小是多少?
4.(2025·黑龙江绥化·中考真题)如图,请在图中画出物体A对竖直墙面的压力的示意图。
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