内容正文:
第3节 压力与压强(分层作业)
目录
【A夯基础】 1
一、压力的概念 1
二、研究影响压力作用效果的因素 3
三、压强的概念与计算 4
四、增大或减小压强的方法 6
【B提能力】 7
【C链中考】 11
一、 压力的概念
1. 如图所示,手压气球,气球变形。由于气球发生形变而产生的力是( )
A.气球对手的支持力 B.气球受到的重力
C.桌面对气球的支持力 D.手对气球的压力
【答案】A
【详解】手压气球,气球发生形变,气球由于要恢复原状,会对手产生弹力,即气球由于形变而产生的力是气球对手的支持力,故A符合题意,BCD不符合题意。故选A。
2. 相互挤压且发生 的两个物体之间产生的 指向接触面的力叫做压力。压力的大小 (选填“一定”“可能”“一定不”)等于重力的大小。重600N的小杰同学行走在水平地面上时,他对地面的压力为 N。
【答案】 形变 垂直 可能 600
【详解】相互挤压且发生形变的两个物体之间所产生的垂直指向接触面的力叫压力。压力是垂直作用在物体表面上的力,所以它的方向总是垂直于物体的表面;重力的施力物是地球,重力的方向是竖直向下的;压力的大小可能等于重力的大小,例如:放在水平面上的物体对支持面的压力等于物体的重力,放在斜面上的物体对支持面的压力不等于重力。
重600N的小杰同学行走在水平地面上时,小杰在竖直方向受到的重力和支持力是一对平衡力,即F支=G,他对地面的压力和地面对他的支持力是一对相互作用力,即F压=F支,因此他对地面的压力等于他的重力,大小为600N。
3. 如图所示,物体A在水平推力F的作用下,从甲图位置匀速运动到乙图位置。在此过程中,A对桌面的压力将 ,A对桌面的压强将 (填“变大”、“不变”或“变小”)。
【答案】 不变 变小
【详解】物体对水平面压力大小等于物体重力,物体A在水平推力F的作用下,从甲图位置匀速运动到乙图位置,在此过程中,物体所受重力不变,故对桌面的压力不变。
在物体移动的过程中接触面积变大,由p=F/S可知,当压力不变的情况下,A对桌面的压强将变小。
4. 图中物体对斜面压力大小为2N,请画出压力的示意图。
【答案】见右图。
【详解】压力的方向垂直于接触面,指向受力物体,作用点在接触面上,物体对斜面压力的示意图如图所示。
5. 下列模型中,,物体A、B均保持静止状态。则:
(1)图甲中B对地面的压力为 N;
(2)图乙中B对墙面的压力为 N;
(3)图丙中B对天花板的压力为 N;
(4)图丁中A对B的压力为 N,B对地面的压力为 N。
【答案】(1)10;(2)15;(3)5;(4) 6,6
【详解】(1)由题意可知,图甲中B保持静止,则B处于平衡状态,B受到的支持力和重力是一对平衡力,大小相等,地面对B的支持力与B对地面的压力是一对相互作用力,大小相等,则B对地面的压力与B受到的重力大小相等,则B对地面的压力为10N。
(2)B保持静止,则B处于平衡状态,水平方向合力为零,分析B在水平方向的受力可知,B受到水平向右的压力F=15N,受到墙面对B水平向左的支持力,两个力是一对平衡力,大小相等,所以墙面对B的支持力是15N,墙面对B的支持力和B对墙面的压力是一对相互作用力,大小相等,所以B对墙面的压力大小也是15N。
(3)B处于平衡状态,所受合力为零,B受竖直向下的重力,竖直向下的压力,竖直向上的力F的作用,根据力的合成可知,竖直向下的压力F压=F-GB=15N-10N=5N,则B对天花板的压力为5N。
(4)图丁中A处于静止状态,A受到的竖直向上的支持力和竖直向下的重力是一对平衡力,大小相等,则A受到的支持力是6N,A对B的压力与B对A的支持力是一对相互作用力,大小相等,则A对B的压力等于6N。
地面对B的支持力等于A、B的重力之和,B对地面的压力和地面对B的支持力是一对相互作用力,大小相等,所以B对地面的压力F1=GA+GB=6N+10N=16N
二、研究影响压力作用效果的因素
6. 在探究压力的作用效果与什么因素有关的实验中,小明利用小桌、砝码、海绵等器材设计了如图的几个实验。
(1)在实验中,小明同学是通过观察 来比较压力作用效果的,此处用的实验方法是 。
(2)图中 两次实验是用来研究压力的作用效果与受力面积是否有关的。
(3)图中甲、乙两次实验结论是 。
【答案】(1)海绵的凹陷程度,转换法;(2)乙、丙;(3)在受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显。
【详解】(1)在这个实验中,压力作用效果不容易直接观察和测量,而海绵受力后会发生凹陷,通过观察海绵的凹陷程度就可以比较压力作用效果。这种将不易观察的压力作用效果转换为容易观察的海绵凹陷程度的方法就是转换法。
(2)观察可知,乙、丙两次实验中,小桌上放置的砝码数量相同,即压力大小相同,但是小桌与海绵的接触面积不同,乙图中小桌桌脚接触海绵,受力面积小,丙图中小桌桌面接触海绵,受力面积大,所以乙、丙两次实验是用来研究压力的作用效果与受力面积是否有关的。
(3)观察可知,甲、乙两次实验中,小桌与海绵的接触面积相同,都是桌脚接触海绵,但是乙图中小桌上多放了一个砝码,压力更大,同时乙图中海绵的凹陷程度比甲图更深。这表明在受力面积一定时,压力越大,海绵的凹陷程度越深,即压力的作用效果越明显。
7. 小明同学利用A、B两物体、砝码、泡沫等器材做“探究压力的作用效果与什么因素有关”的实验,如图所示
(1)实验中小明是通过观察 来比较压力的作用效果的;
(2)比较甲、乙两图所示实验,能够得到的结论是 ;
(3)小明同学实验时将物体B沿竖直方向切成大小不同的两块,如图丁所示,他发现它们对泡沫的压力作用效果 (选填“变大”、“不变”或“变小”),由此他得出结论是: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问题是 。
【答案】(1)泡沫的形变程度;(2)在受力面积不变时,压力越大,压力的作用效果越明显; (3)不变,没有控制压力大小不变
【详解】(1)实验中,泡沫的凹陷程度越大,压力作用效果越明显,用泡沫的凹陷程度来反映压力作用效果。
(2)比较甲、乙两图所示实验可知,受力面积相同,压力越大,泡沫凹陷程度越大,所以,可得结论:受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显。
(3)如图丁所示,因泡沫的凹陷程度不变,根据转换法可知,它们对泡沫的压力作用效果不变。
研究压力作用效果和受力面积的关系时,应该保持压力不变。由图丁所示实验可知,没有控制压力大小相等,所以得出的结论不可靠。
三、压强的概念与计算
8.我校用的物理校本的最后一页是95页,则这本校本平放在桌子上,对桌面的压强约( )
A.50Pa B.95Pa C.200Pa D.500Pa
【答案】A
【详解】常见课本每张纸质量约4g(A4大小80g/m²左右,但校本可能小一点,取近似)。48张纸质量m纸≈48×4g=192g
封面封底较重,假设共100g。总质量m=0.192kg+0.1kg=0.292kg≈0.3kg
重力G=mg=0.3kg×10N/kg=3N
校本尺寸大约18cm×26cm(比A4 小)S=0.18m×0.26m=0.0468m2
则压强
由于是估测,接近即可,故A符合题意,BCD不符合题意
故选 A。
9. 一个中学生站立时对水平地面的压强约为1.5×104帕,它表示1米2受力面积上受到的压力约为 牛;当他在水平地面上行走时,对地面的压强约为 帕。当这个人平躺在床上后,对床面的压强 1.5×104帕(选填“大于”“等于”或“小于”)。
【答案】 1.5×104 3×104 小于
【详解】单位面积上受到的压力是压强,所以压强为1.5×104帕,表示每平方米受力面积上所受的压力为1.5×104N。
该同学开始行走与站在水平地面上时对地面的压力相等(等于自身重力),所以他站立在地面双脚着地时,受力面积等于两只脚的面积大小,行走时受力面积等于一只脚的面积大小,根据p=F/S可知,压强会变为原来的2倍,即为
。
当这个人平躺在床上后,压力不变,受力面积大于双脚的面积,根据p=F/S可知,对床面的压强小于1.5×104帕。
10. 如图所示,将质量分布均匀的长方体置于水平桌面上,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从大到小排列: 。
【答案】pA>pB>pD>pC
【详解】将长方体切去一半后,剩余阴影部分对桌面的压力也会变为原来的一半,即四种切法剩余阴影部分对桌面的压力相同,A图的切法受力面积最小,其次是B图、然后是D图,C图的切法受力面积最大,由p=F/S可知,阴影部分此时对桌面压强最小,则剩余阴影部分对桌面压强从大到小排列
pA>pB>pD>pC
11. 如图所示,均匀实心圆柱体A静止在水平地面上。
(1)若A的质量为1千克,求A对地面的压力FA;
(2)若A的密度为2×103千克/米3,高0.1米,求A对地面的压强pA。
【答案】(1)9.8N;(2)1960Pa
【详解】(1)A对地面的压力为
(2)A对地面的压强
12. 某人质量为50kg,每只鞋的底面积为0.02m2,若她双脚站立在地面上,求:
(1)她对地面的压力和压强;
(2)已知雪面能承受最大压强为7000Pa,在滑雪时,为了避免陷入雪中需穿着滑雪板,滑雪板的底面积至少要多大(滑板重力忽略不计);
(3)若所穿滑雪板底面积为0.1m2,她最多能够背着重为多少牛的行李包,在雪面上滑行。
(g取10N/kg)
【答案】(1)500N,12500Pa;(2)0.071m2;(3)200N
【详解】(1)人对地面的压力等于重力,即F=G=mg=50kg×10N/kg=500N
双脚站立时与地面的接触面积S=2×0.02m2=0.04m2
她对地面的压强
(2)雪面承受的最大压强
所需最小总底面积为
(3)总压力最大为
行李包的最大重量
四、增大或减小压强的方法
13. 2024年6月2日,“嫦娥六号”探测器成功着陆月背面南极艾特肯盆地,这是人类历史上首次登陆月球背面,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型“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
【答案】C
【详解】“嫦娥六号”着落架下方安装圆盘型“脚”,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小对月球表面压强。故选C。
14. 如图所示,盲道上凸起的圆点是为了( )
A.增大压力 B.增大压强 C.减小压力 D.减小压强
【答案】B
【详解】压强的大小与受力面积的大小和接触面受到的压力大小有关,在压力一定时,受力面积越小,压强越大,盲道上凸起的圆点是为了通过减小受力面积而增大压强,可以方便盲人通行,故ACD不符合题意,B符合题意。故选B。
15. 我国高铁技术世界领先,高铁线路总里程世界第一。下列有关高铁的设计描述错误的是( )
A.图甲∶高铁铁轨下铺设枕木是为了减小压强
B.图乙∶高铁车厢内的破窗锤锤头做成锥形,是为了增大压强
C.图丙∶站台上安全线处有凹凸不平的花纹是为了增大摩擦
D.图丁∶高铁车厢座椅用软质材料包裹,是为了减小压力
【答案】D
【详解】A,铁轨下铺设枕木,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故A正确,不符合题意;
B.高铁车厢内的破窗锤末端做成锥形,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故B正确,不符合题意;
C.站台处安全线有凹凸不平的花纹是增大接触面粗糙程度从而增大摩擦,故C正确,不符合题意;
D.高铁车厢座椅用软质材料包惠,是为了增大受力面积达到减小压强的效果,故D错误,符合题意。故选D。
16. 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。
17.寒假时,小金同学与父母一起去“冰城”哈尔滨旅游。
(1)为避免脚陷入雪地,当地向导会要求游客穿上雪鞋,如图所示,这是通过 的方式减小压强。
(2)在冰面玩耍时,如果突然发现冰面开裂,更容易安全离开的做法是( )
A.趴下往岸边爬 B.站在原地不动
C.变成单脚站立 D.以上都不对
(3)在雪面上行走时,他发现爸爸留下的脚印总是比自己深,这是因为( )
A.爸爸的重力更大 B.爸爸的脚更小
C.爸爸对雪面的压强更大 D.以上都不对
【答案】(1)增大受力面积;(2)A;(3)C
【详解】(1)雪鞋通过增大脚与雪地的接触面积来分散压力,根据压强公式p=F/S,在压力一定时,增大受力面积可以减小压强。这是生活中常见的减小压强的方法。
(2)趴下可以增大身体与冰面的接触面积,根据压强公式p=F/S,从而减小对冰面的压强,降低冰面进一步破裂的风险。同时,爬行可以缓慢移动,避免突然施力导致冰面坍塌。站在原地不动,冰面可能会继续开裂,比较危险。变成单脚站立,减小了受力面积,压强会增大,更加危险。故A符合题意,BCD不符合题意。故选A。
(3)脚印深度反映了对雪面的压强大小。在相同雪地条件下,爸爸脚印更深说明他对雪面的压强更大。根据p=F/S,压强大的原因有可能是由于爸爸体重更大(F更大)或脚掌面积更小(S更小)导致的,但这两个原因都不能确定,能确定的是他的爸爸对地面的压力与受力面积的比值,即压强更大,故ABD不符合题意,C符合题意。故选C。
18. 小南在跳远运动时,看到自己在沙地上留下了深浅不同的脚印,于是打算用课上学习的知识估算自己的体重。他缓慢站在一个较平整的沙面上再慢慢离开,然后他用刻度尺测量了自己留下的脚印大约3cm深,然后他将自己的一只鞋放在方格纸上描绘出的形状如图所示,已知每个方格都是边长为2cm的正方形,通过数出鞋底覆盖的方格数(不满半格的不计,超过半格的计一格)可以估算自己鞋底的面积。回到教室后他查阅了相关资料,在松软沙地上形成3cm的凹陷大概需要3×104Pa的压强.请帮助小南估算自己的质量。(g取10N/kg)
【答案】67.2kg
【详解】通过数出鞋底覆盖的方格数为28个格,一只鞋底的面积
脚印大约3cm深,形成3cm的凹陷大概需要3×104Pa的压强
由p=F/S得,小南对水平地面的压力
小南的重力G=F=672N
小南的质量
19.为了探究柱形物体对支持面产生的压力形变效果与哪些因素有关,某小组同学猜想:可能与柱形物体的重力、形状、底面积大小有关。他们用底面积相同、重力不同的长方体、正方体和圆柱体放在同一水平细沙面上进行实验(如图 (a)所示),接着他们再把若干个相同的长方体放在同一水平细沙面上进行实验(如图(b)所示),实验时他们测量了沙面下陷程度,并将有关数据记录在表一、表二中。
(1)分析比较实验序号1和2和3的数据及观察的现象, (选填“能”或“不能”)得到初步结论:受力面积相同,柱形物体对支持面压力越大,压力产生的形变效果越显著,理由 。
表一
表二
实验
序号
形状
压力(N)
受力面积(cm2)
下陷程度(mm)
实验
序号
形状
压力(N)
受力面积(cm2)
下陷程度(mm)
1
长方体
2
10
2
4
长方体
2
5
4
2
正方体
3
10
3
5
长方体
4
10
4
3
圆柱体
6
10
5
6
长方体
6
15
4
7
/
(2)进一步分析比较实验序号4和5和6数据及观察的现象可得到结论: ,柱形物体对支持面的压力形变效果相同。
(3)小明同学发现以上6次实验还不能探究柱形物体对支持面压力的形变效果与形状有无关系,他应该选择其他物体再次进行实验,请把该物体符合要求的各项数据填写在序号7中。
(4)从上列表格中数据及观察到的现象,小组同学总结归纳得出:若要比较柱形物体对支持面压力产生的形变效果显著程度,可以观察比较 以及计算 所受的压力大小进行判断。
【答案】(1)不能;没有控制好柱体的形状相同;(2)当柱体的形状相同,且压力与受力面积的比值相同;(3)见下表;(4)沙面的下陷深度,单位面积
【详解】(1)柱形物体对支持面产生的压力形变效果可能与柱形物体的重力、形状、底面积大小有关,研究与柱形物体的形状有关时,要控制柱形物体的重力、底面积大小相同,而实验中,柱形物体的形状不同,未控制变量,故分析比较实验序号1和2和3的数据及观察的现象,不能得到初步结论。
(2)实验序号4和5和6中沙子下陷程度相同,故进一步分析比较实验序号4和5和6数据知
形状相同的柱形物体,当其压力与受力面积的比值相同时,柱形物体对支持面的压力形变效果相同。
(3)探究柱形物体对支持面压力的形变效果与形状的关系,要控制柱形物体的重力和底面积大小相同,只改变柱体的形状(与6相比),故可用正方体(圆柱体)物体,控制压力为6N,受力面积为15cm2,如下表所示:
表二
实验序号
形状
压力(N)
受力面积(cm2)
下陷程度(mm)
4
长方体
2
5
4
5
长方体
4
10
4
6
长方体
6
15
4
7
正方体(圆柱体)
6
15
/
(4)由表中1、2、3数据,可知
即单位面积受到压力变大,对应的3次实验沙子下陷的程度变大;由表中4、5、6数据可知
即单位面积受到压力相同,对应的3次实验中沙子下陷程度相同;故若要比较柱形物体对支持面压力产生的形变效果显著程度,可以观察比较下陷程度以及计算单位面积所受的压力大小进行判断。
20. (2025·嘉定·一模)将均匀实心正方体甲、乙分别置于相同的海绵上,观察到如图所示的现象。若将甲、乙沿水平方向切去相等质量后,则甲、乙剩余部分对海绵的压力F甲'、F乙'及对海绵的压强p甲'、p乙'的大小关系为( )
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】A
【详解】由图知,将均匀实心正方体甲、乙分别置于相同的海绵上,乙物体下海绵的形变程度较大,因此乙对于海绵的压强大,即p甲<p乙;由于乙的受力面积大,根据F=pS知,F甲<F乙。将甲、乙沿水平方向切去相等质量后,甲、乙减小的重力相同,则对海绵减小的压力相同,即ΔF甲=ΔF乙,因此此时甲、乙剩余部分对海绵的压力F甲'<F乙';由于乙的受力面积大,根据p=F/S可知,减小的压强Δp甲>Δp乙,因此甲、乙剩余部分对海绵的压强p甲'<p乙'。故选A。
21. (2025·闵行·一模)“摘星”科学探究小队发现“脚印会说话”,他们以学校水平沙地上留下的脚印为研究对象,了解脚印传递的身高、体重等信息。
(1)他们随机调查、统计了多位同学的脚长、身高信息,汇总如表所示。
同学序号
1
2
3
4
5
6
7
脚长(厘米)
23
23.5
24
24.5
25
25.5
26
身高(厘米)
158
162
165
169
172
175
179
根据统计信息中脚长和身高的变化关系,可以得出结论:一般情况下, ;
(2)为了得到脚印所属人的体重,该探究小组进行了以下的实验操作:
①裁剪一个与脚印 相同的轻质硬纸板,并将其放置于学校的水平沙地上;
②在纸板上面缓慢添加重物,直至纸板和脚印陷入沙子中的 相同;
③测量、计算纸板上重物的总质量,该总质量即为脚印所属人的质量。
请解释纸板上重物的总质量可以替代脚印所属人的质量的原因 。
【答案】(1)脚长越长,身高越高;(2)面积,深度,见解析
【详解】(1)根据表格中脚长和身高的变化关系,可以得出:一般情况下,脚长越长,身高越高。
(2)为了得到脚印所属人的体重,该探究小组进行了以下的实验操作,根据控制变量法可知,应裁剪一个与脚印面积相同的轻质硬纸板,将其放置于学校的水平沙地上;并在纸板上面缓慢添加重物,直至纸板和脚印陷入沙子中的深度相同,当陷入同一水平沙地中的深度相同时,对水平地面的压强相同,由F=pS可知,受力面积、压强均相同时,对水平地面的压力相同;由可知,人的质量大小等于重物的总质量大小,所以重物的总质量可以替代人的质量。
22.(2025·虹口·二模)如图所示,普氏野马是我国重点保护动物。研究人员曾发现普氏野马在沙地上站立时留下的足印,总面积为4×102米2,深度达1.2厘米。为了计算野马的质量,研究人员把一个底面积为1×102米2的容器放在足印附近的沙地上,再慢慢往容器里倒入铅粒,测量出铅粒和容器的总质量以及容器使地面下陷的深度,如下表所示。
实验序号
总质量(千克)
深度(厘米)
1
70
1
2
90
1.2
(1)求实验序号1中,倒入铅粒和容器的总重力G1。
(2)为了计算普氏野马的质量,应选择哪次实验中的数据,并说明理由。
(3)求野马的质量m马。
【答案】(1)700N;(2)2,理由见解析;(3)360kg
【详解】(1)由重力公式可得倒入铅粒和容器的总重力G1=m1g=70kg×10N/kg=700N
(2)选择第2次实验,因为当深度均为1.2厘米时,压力的作用效果相同,即两者对地面的压强相同。根据压强公式p=F/S可算出野马所受的重力。
(3)因为马对地面的压强和容器对地面的压强相等,所以有
又因为在水平地面上压力等于重力,所以
由重力公式可得
化简得
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第3节 压力与压强(分层作业)
一、 压力的概念
1. A;2. 形变,垂直,可能,600;3. 不变,变小
4.
5. (1)10;(2)15;(3)5;(4) 6,6
二、研究影响压力作用效果的因素
6.(1)海绵的凹陷程度,转换法;(2)乙、丙;(3)在受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显。
7.(1)泡沫的形变程度;(2)在受力面积不变时,压力越大,压力的作用效果越明显;(3)不变,没有控制压力大小不变
三、压强的概念与计算
8.A; 9. 1.5×104,3×104,小于; 10. pA>pB>pD>pC
11. 【答案】(1)9.8N;(2)1960Pa
【详解】(1)A对地面的压力为
(2)A对地面的压强
12. 【答案】(1)500N,12500Pa;(2)0.071m2;(3)200N
【详解】(1)人对地面的压力等于重力,即F=G=mg=50kg×10N/kg=500N
双脚站立时与地面的接触面积S=2×0.02m2=0.04m2
她对地面的压强
(2)雪面承受的最大压强
所需最小总底面积为
(3)总压力最大为
行李包的最大重量
四、增大或减小压强的方法
13. C;14. B;15. D
16. D; 17.(1)增大受力面积;(2)A;(3)C
18. 【答案】67.2kg
【详解】通过数出鞋底覆盖的方格数为28个格,一只鞋底的面积
脚印大约3cm深,形成3cm的凹陷大概需要3×104Pa的压强
由p=F/S得,小南对水平地面的压力
小南的重力G=F=672N
小南的质量
19.(1)不能;没有控制好柱体的形状相同;(2)当柱体的形状相同,且压力与受力面积的比值相同;(3)见下表;(4)沙面的下陷深度,单位面积
表二
实验序号
形状
压力(N)
受力面积(cm2)
下陷程度(mm)
4
长方体
2
5
4
5
长方体
4
10
4
6
长方体
6
15
4
7
正方体(圆柱体)
6
15
/
20. A
21. (1)脚长越长,身高越高;(2)面积;深度; 在纸板上面缓慢添加重物,直至纸板和脚印陷入沙子中的深度相同,当陷入同一水平沙地中的深度相同时,对水平地面的压强相同,由F=pS可知,受力面积、压强均相同时,对水平地面的压力相同;由可知,人的质量大小等于重物的总质量大小,所以重物的总质量可以替代人的质量。
22. 【答案】(1)700N;(2)2,理由见解析;(3)360kg
【详解】(1)由重力公式可得倒入铅粒和容器的总重力G1=m1g=70kg×10N/kg=700N
(2)选择第2次实验,因为当深度均为1.2厘米时,压力的作用效果相同,即两者对地面的压强相同。根据压强公式p=F/S可算出野马所受的重力。
(3)因为马对地面的压强和容器对地面的压强相等,所以有
又因为在水平地面上压力等于重力,所以
由重力公式可得
化简得
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第3节 压力与压强(分层作业)
目录
【A夯基础】 1
一、压力的概念 1
二、研究影响压力作用效果的因素 2
三、压强的概念与计算 3
四、增大或减小压强的方法 3
【B提能力】 4
【C链中考】 6
一、 压力的概念
1. 如图所示,手压气球,气球变形。由于气球发生形变而产生的力是( )
A.气球对手的支持力 B.气球受到的重力
C.桌面对气球的支持力 D.手对气球的压力
2. 相互挤压且发生 的两个物体之间产生的 指向接触面的力叫做压力。压力的大小 (选填“一定”“可能”“一定不”)等于重力的大小。重600N的小杰同学行走在水平地面上时,他对地面的压力为 N。
3. 如图所示,物体A在水平推力F的作用下,从甲图位置匀速运动到乙图位置。在此过程中,A对桌面的压力将 ,A对桌面的压强将 (填“变大”、“不变”或“变小”)。
4. 图中物体对斜面压力大小为2N,请画出压力的示意图。
5. 下列模型中,,物体A、B均保持静止状态。则:
(1)图甲中B对地面的压力为 N;
(2)图乙中B对墙面的压力为 N;
(3)图丙中B对天花板的压力为 N;
(4)图丁中A对B的压力为 N,B对地面的压力为 N。
二、研究影响压力作用效果的因素
6. 在探究压力的作用效果与什么因素有关的实验中,小明利用小桌、砝码、海绵等器材设计了如图的几个实验。
(1)在实验中,小明同学是通过观察 来比较压力作用效果的,此处用的实验方法是 。
(2)图中 两次实验是用来研究压力的作用效果与受力面积是否有关的。
(3)图中甲、乙两次实验结论是 。
7. 小明同学利用A、B两物体、砝码、泡沫等器材做“探究压力的作用效果与什么因素有关”的实验,如图所示
(1)实验中小明是通过观察 来比较压力的作用效果的;
(2)比较甲、乙两图所示实验,能够得到的结论是 ;
(3)小明同学实验时将物体B沿竖直方向切成大小不同的两块,如图丁所示,他发现它们对泡沫的压力作用效果 (选填“变大”、“不变”或“变小”),由此他得出结论是: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问题是 。
三、压强的概念与计算
8.我校用的物理校本的最后一页是95页,则这本校本平放在桌子上,对桌面的压强约( )
A.50Pa B.95Pa C.200Pa D.500Pa
9. 一个中学生站立时对水平地面的压强约为1.5×104帕,它表示1米2受力面积上受到的压力约为 牛;当他在水平地面上行走时,对地面的压强约为 帕。当这个人平躺在床上后,对床面的压强 1.5×104帕(选填“大于”“等于”或“小于”)。
10. 如图所示,将质量分布均匀的长方体置于水平桌面上,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从大到小排列: 。
11. 如图所示,均匀实心圆柱体A静止在水平地面上。
(1)若A的质量为1千克,求A对地面的压力FA;
(2)若A的密度为2×103千克/米3,高0.1米,求A对地面的压强pA。
12. 某人质量为50kg,每只鞋的底面积为0.02m2,若她双脚站立在地面上,g取10N/kg。求:
(1)她对地面的压力和压强;
(2)已知雪面能承受最大压强为7000Pa,在滑雪时,为了避免陷入雪中需穿着滑雪板,滑雪板的底面积至少要多大(滑板重力忽略不计);
(3)若所穿滑雪板底面积为0.1m2,她最多能够背着重为多少牛的行李包,在雪面上滑行。
四、增大或减小压强的方法
13. 2024年6月2日,“嫦娥六号”探测器成功着陆月背面南极艾特肯盆地,这是人类历史上首次登陆月球背面,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型“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
14. 如图所示,盲道上凸起的圆点是为了( )
A.增大压力 B.增大压强 C.减小压力 D.减小压强
15. 我国高铁技术世界领先,高铁线路总里程世界第一。下列有关高铁的设计描述错误的是( )
A.图甲∶高铁铁轨下铺设枕木是为了减小压强
B.图乙∶高铁车厢内的破窗锤锤头做成锥形,是为了增大压强
C.图丙∶站台上安全线处有凹凸不平的花纹是为了增大摩擦
D.图丁∶高铁车厢座椅用软质材料包裹,是为了减小压力
16. 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
17.寒假时,小金同学与父母一起去“冰城”哈尔滨旅游。
(1)为避免脚陷入雪地,当地向导会要求游客穿上雪鞋,如图所示,这是通过 的方式减小压强。
(2)在冰面玩耍时,如果突然发现冰面开裂,更容易安全离开的做法是( )
A.趴下往岸边爬 B.站在原地不动
C.变成单脚站立 D.以上都不对
(3)在雪面上行走时,他发现爸爸留下的脚印总是比自己深,这是因为( )
A.爸爸的重力更大 B.爸爸的脚更小
C.爸爸对雪面的压强更大 D.以上都不对
18. 小南在跳远运动时,看到自己在沙地上留下了深浅不同的脚印,于是打算用课上学习的知识估算自己的体重。他缓慢站在一个较平整的沙面上再慢慢离开,然后他用刻度尺测量了自己留下的脚印大约3cm深,然后他将自己的一只鞋放在方格纸上描绘出的形状如图所示,已知每个方格都是边长为2cm的正方形,通过数出鞋底覆盖的方格数(不满半格的不计,超过半格的计一格)可以估算自己鞋底的面积。回到教室后他查阅了相关资料,在松软沙地上形成3cm的凹陷大概需要3×104Pa的压强.请帮助小南估算自己的质量。(g取10N/kg)
19.为了探究柱形物体对支持面产生的压力形变效果与哪些因素有关,某小组同学猜想:可能与柱形物体的重力、形状、底面积大小有关。他们用底面积相同、重力不同的长方体、正方体和圆柱体放在同一水平细沙面上进行实验(如图 (a)所示),接着他们再把若干个相同的长方体放在同一水平细沙面上进行实验(如图(b)所示),实验时他们测量了沙面下陷程度,并将有关数据记录在表一、表二中。
(1)分析比较实验序号1和2和3的数据及观察的现象, (选填“能”或“不能”)得到初步结论:受力面积相同,柱形物体对支持面压力越大,压力产生的形变效果越显著,理由 。
表一
表二
实验
序号
形状
压力(N)
受力面积(cm2)
下陷程度(mm)
实验
序号
形状
压力(N)
受力面积(cm2)
下陷程度(mm)
1
长方体
2
10
2
4
长方体
2
5
4
2
正方体
3
10
3
5
长方体
4
10
4
3
圆柱体
6
10
5
6
长方体
6
15
4
7
/
(2)进一步分析比较实验序号4和5和6数据及观察的现象可得到结论: ,柱形物体对支持面的压力形变效果相同。
(3)小明同学发现以上6次实验还不能探究柱形物体对支持面压力的形变效果与形状有无关系,他应该选择其他物体再次进行实验,请把该物体符合要求的各项数据填写在序号7中。
(4)从上列表格中数据及观察到的现象,小组同学总结归纳得出:若要比较柱形物体对支持面压力产生的形变效果显著程度,可以观察比较 以及计算 所受的压力大小进行判断。
20. (2025·嘉定·一模)将均匀实心正方体甲、乙分别置于相同的海绵上,观察到如图所示的现象。若将甲、乙沿水平方向切去相等质量后,则甲、乙剩余部分对海绵的压力F甲'、F乙'及对海绵的压强p甲'、p乙'的大小关系为( )
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'
21. (2025·闵行·一模)“摘星”科学探究小队发现“脚印会说话”,他们以学校水平沙地上留下的脚印为研究对象,了解脚印传递的身高、体重等信息。
(1)他们随机调查、统计了多位同学的脚长、身高信息,汇总如表所示。
同学序号
1
2
3
4
5
6
7
脚长(厘米)
23
23.5
24
24.5
25
25.5
26
身高(厘米)
158
162
165
169
172
175
179
根据统计信息中脚长和身高的变化关系,可以得出结论:一般情况下, ;
(2)为了得到脚印所属人的体重,该探究小组进行了以下的实验操作:
①裁剪一个与脚印 相同的轻质硬纸板,并将其放置于学校的水平沙地上;
②在纸板上面缓慢添加重物,直至纸板和脚印陷入沙子中的 相同;
③测量、计算纸板上重物的总质量,该总质量即为脚印所属人的质量。
请解释纸板上重物的总质量可以替代脚印所属人的质量的原因 。
22.(2025·虹口·二模)如图所示,普氏野马是我国重点保护动物。研究人员曾发现普氏野马在沙地上站立时留下的足印,总面积为4×102米2,深度达1.2厘米。为了计算野马的质量,研究人员把一个底面积为1×102米2的容器放在足印附近的沙地上,再慢慢往容器里倒入铅粒,测量出铅粒和容器的总质量以及容器使地面下陷的深度,如下表所示。
实验序号
总质量(千克)
深度(厘米)
1
70
1
2
90
1.2
(1)求实验序号1中,倒入铅粒和容器的总重力G1。
(2)为了计算普氏野马的质量,应选择哪次实验中的数据,并说明理由。
(3)求野马的质量m马。
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