内容正文:
第1节 压力的作用效果(导学案)
【学习目标】
1.知道压力的概念,知道影响压力作用效果的因素。
2.构建压强的概念,知道压强的公式和单位,并能进行简单计算。
3.知道增大和减小压强的方法,并能应用于实际生活中。
【学习重点】
压强的计算;知道增大和减小压强的方法。
【学习难点】
压力和压强的概念。
【自主预习】
阅读课本内容,并解答以下问题:
1.垂直作用在物体表面上的力叫做压力。压力并不都是由重力引起的,只有当物体自由静止在水平面时,物体对支持面的压力大小才等于物体所受的重力大小。
2. 压力的作用效果与压力的大小和受力面积有关。在受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显;在压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
3. 物体所受的压力的大小与受力面积之比叫做压强,计算公式为:p= ,国际单位是帕。
4. 减小或增大压强的方法:要增大压强,可以增大压力或者减小受力面积;要减小压强,可以减小压力或者增大受力面积。
【探究新知】
【学习任务一】研究压力作用效果
1. 压力
(1)做一做:用大拇指和食指按照图所示的方式轻轻夹着三角板,你会感觉到三角板对大拇指和食指的作用力。
(2)议一议:分析瓶子对桌面的力、图钉对墙的力、货物对传送带的力;它们有哪些共同之处?
(3)压力的定义:物理学中将垂直作用在物体表面上的力叫做压力,通常用字母F表示。
(4)产生条件:只有相互接触并且发生挤压的物体间才有压力。
(5)压力方向:垂直受力物体表面并且指向被压物体。
(6)作用点:在被压物体的接触面上。
(7)压力的大小:压力并不都是由重力引起的。若物体静止在水平面上,并且不受其他力,则压力等于物体的重力G。
压力
重力
示意图
产生原因
物体间相互挤压
地球的吸引
施力物体
对它挤压的物体
地球
作用点
被压物体接触面
重心
方向
垂直且指向被压物体
竖直向下
联系
物体静止在水平面上时,F=G
(8)压力的作用效果:压力作用在受力物体上,使物体发生形变。
在开始的小实验中,两个手指虽然都受到三角板压力的作用,但感受却不相同,这表明三角板对两个手指压力的作用效果不同。
那么,压力的作用效果与哪些因素有关呢?
2.做中学:探究压力的作用效果与哪些因素有关?
(1)实验器材:砖和海绵。
(2)实验步骤:
①按图所示,分别在海绵上平放一块砖、叠放两块砖时,观察海绵的凹陷程度,由此能得出什么结论?
② 按图所示,将一块砖竖放在海绵上,比较砖平放与竖放时海绵的凹陷程度,又能得出什么结论?
(3)分析论证:
由大量实验可知:压力的作用效果只跟压力大小和受力面积有关。
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。
(4)交流反思:
①实验为什么用海绵和砖块?
这是因为海绵:容易发生形变,实验现象明显。
砖块:方便改变压力大小和受力面积大小。
②实验中用到了哪些方法?
A.转换法:通过比较海绵形变程度来反映压力的作用效果大小。
B.控制变量法:
探究压力作用效果与压力关系时,控制受力面积不变;
探究压力作用效果与受力面积关系时;控制压力大小不变。
【例题1】在“探究影响压力作用效果的因素”中,实验现象如图所示。
(1)过过观察海绵的 来比较压力作用的效果;
(2)通过比较 两次实验,可知受力面积相同时,压力越大,压力作用的效果越 (选填“明显”或“不明显”);
(3)通过比较 两次实验,可知压力作用的效果跟受力面积有关;这种研究问题的方法是
法。
【答案】(1)凹陷程度;(2)甲、乙,明显;(3)乙、丙,控制变量。
【解析】(1)海绵的凹陷程度越大,压力的作用效果越明显,故可以根据海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果。
(2)实验研究当受力面积相同时,压力的作用效果与压力的关系,故需要改变压力,受力面积相同,故选择比较甲、乙两次实验;从实验现象可知看出,压力越大,海绵的凹陷程度越大,压力的作用效果越明显。
(3)探究压力作用的效果跟受力面积关系,需要控制压力相同,受力面积不同,故需要改变受力面积,故选择乙、丙两次实验;由于有两个因素影响压力的作用效果,故需要采用控制变量法,保证每一次实验只有一个变量。
【例题2】如图所示,物体A静止于粗糙斜面B上,请你作出物体A对斜面B的压力F的示意图。
【答案】
【解析】垂直作用在物体表面上的力叫压力。物块对斜面的压力作用点在斜面上,方向垂直斜面向下
【学习任务二】压强的计算
由“探究压力的作用效果与哪些因素有关”实验可知,压力的作用效果不仅与压力大小有关,还与受力面积有关。为了描述压力的作用效果,人们引入了压强的概念
1.定义:压力和受力面积之比叫做压强。
2.物理意义:压强是表示压力作用效果的物理量
3.公式:p=F/ S 。
4.单位:帕斯卡(Pa),1 Pa=1 N/m2 。
常用的压强单位还有百帕(hPa)、千帕(kPa)、兆帕(MPa)。
1hPa=102Pa;1kPa=103Pa;1MPa=106Pa;
5.常见压强估测:
一张报纸平放时对桌子的压力约0.5Pa 。
成人站立时对地面的压强约为:1.5×104Pa 。
6.压强计算:(固体)
(1)找出压力F:一般情况F=G=mg。
(2)确定受力面积S:受力面积是两个物体的接触部分。
单位一定要换算成主单位m2 。
1m2=102 dm2 =104cm2=106mm2
7.例题:工人师傅想把一台机器放到水平工作台面上修理。为防止工作台面被压坏,他在台面上放了一块垫板,如图所示。已知机器质量为90 kg,底面积为300 cm2;垫板质量为3 kg,底面积为600 cm2;工作台面面积为1.2 m2。求垫板和工作台面各自所受压强的大小。(g取10 N/kg)。
分析:
本题中,求垫板所受的压强时,垫板受到压力的大小应等于机器的重力大小,受力面积应为机器的底面积。在计算工作台面所受的压强时,台面所受的压力为机器重力与垫板重力大小之和,受力面积为垫板的底面积,而非工作台面的面积。
解:
由题意,机器的质量m1 = 90 kg,垫板的质量m2 = 3 kg。
垫板所受压力为:F1 = G1 = m1g = 90 kg×10 N/kg = 900 N
垫板的受力面积为:S1 = 300 cm2 = 0.03 m2
垫板所受的压强为:
台面所受的压力为:
F2 = G1 + G2 = m1g + m2g
= 90 kg×10 N/kg + 3 kg×10 N/kg
= 930 N
台面的受力面积为:S2 = 600 cm2 = 0.06 m2
台面所受的压强为:
所以,垫板所受的压强为3×104 Pa,工作台面所受的压强为1.55×104 Pa。
讨论
如果把机器直接放在工作台上,台面受到的压强有多大?体会一下工人师傅是利用什么原理来减小机器对台面的压强的,你还能找到生活中类似的应用实例吗?请与同学交流你的看法。
8.物理聊吧:
估算自己站立时对水平地面的压强,并与同学站立时对水平地面的压强相比较。行走和站立时,我们对水平地面的压强一样吗?
【例题3】水平桌面上放一本书,书受到的重力为3N,与桌面的接触面积为500cm2,计算书对桌面的压强。
【解析】书对桌面的压力等于它的重力,即:F=G=3 N
桌面的受力面积:S=500cm2=5×10-2 m2
书对桌面的压强p= = =60pa
【例题4】现有7块规格相同的砖块,每块砖的长、宽、高分别为20厘米、10厘米、5厘米,将这些砖块按图所示的三种方式摆放在水平地面上,则它们对地面的压强( )
A.甲最大 B.乙最大 C.丙最大 D.一样大
【答案】D
【详解】由题可知,甲、乙、丙中砖块的高度相同,由于同种砖块,密度相同,砖块放在水平地面,对地面的压强
故砖块对地面的压强与砖块的密度和高度有关,则三种摆放方式对地面的压强是相等的。
故选D 。
【学习任务三】生产生活中怎样增大或减小压强
我们有时要增大压强,有时又要减小压强。根据压强公式可知,要增大压强,可增大压力或减小受力面积;要减小压强,则可减小压力或者增大受力面积。
1.增大压强的方法:
(1)在受力面积一定时,增大压力。如压路机的碾子质量很大。
(2)在压力一定时,减小受力面积。如刀刃磨得很薄。
2.减小压强的方法:
(1)增大受力面积。如:铁路钢轨铺枕木、坦克安装履带、书包带较宽等。
(2)减小压力。如:货车严禁超载、现代建筑中采用空心砖等。
你还能举出生活中增大或减小压强的例子吗?
【例题5】C919是我国首款按照国际通行适航标准自行研制、具有自主知识产权的喷气式中程干线客机,空载时飞机质量约为42.1吨。如图所示为飞机的滑行轮胎,可见轮胎的截面积较宽,这是为了( )
A.增大压力,增大对地面的压强 B.减小压力,减小对地面的压强
C.增大受力面积,减小对地面的压强 D.减小受力面积,减小对地面的压强
【答案】C
【详解】压强与受力面积和压力大小有关,轮胎的截面积较宽,与地面接触时受力面积较大,在压力一定时,可以减小对地面的压强,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
【课堂总结】
按照学习内容学列本节课的思维导图:
【课堂练习】
要求:合上课本,像考试一样独立完成。
1.物理学中把 作用在物体表面并指向物体表面的力叫做压力。重力为200牛物体,底面积为,放在面积为的水平桌面中央,则物体对桌面产生的压强是 帕,表示的物理意义为 。
【答案】 垂直 1000 1m2面积上桌面所受压力为1000N
【详解】[1]物理学中把垂直作用在物体表面并指向物体表面的力叫做压力。
[2]物体放在水平桌面上,所受压力为
则物体对桌面产生的压强是
[3]1000Pa的物理意义1m2面积上桌面所受压力为1000N。
2.有三块同样的砖,A组一块,B组两块,按如图所示的方式放置在同一水平地面上。每块砖平放时的长:宽:高=4:2:1,A组砖对水平地面的压力和压强分别为 FA和pA;B组砖对水平地面的压力和压强分别为FB和pB;则 FA:FB= ,pA:pB= 。若将A砖立放,对水平地面的压强将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】 1:2 1:1 增大
【详解】[1]设砖块的重力为G,A、B两组砖对地面的压力大小等于砖的重力,则
[2]A组砖块对地面的压强为
B组砖块对地面的压强为
两组砖块对地面的压强之比为
[3]若将A砖立放,A砖对地面的压力不变,受力面积变小,由可知,压强变大。
3.劳动课已成为大中小学的一门独立课程,小明同学积极参加家务劳动,利用周末时间学做菜,在切菜的过程中,如图所示,刀刃做得很锋利是为了增大 ,而刀柄做得比较宽厚是通过增大 来减小压强。
【答案】 压强 受力面积
【解析】【小题1】[1]刀刃做得很锋利,是在压力一定时,减小受力面积来增大压强。
[2]刀柄做得比较宽厚是通过增大受力面积减小压强。
4.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。
5.如图,甲、乙两人站在完全相同的水平沙滩上,留下深浅相同、大小不同的脚印,则( )
A.甲对沙的压强比乙对沙的压强大 B.甲对沙的压强比乙对沙的压强小
C.甲的重力与乙的重力相等 D.甲的重力比乙的重力大
【答案】D
【详解】AB.甲、乙两人站在完全相同的水平沙滩上,他们在沙地上留下的脚印深浅相同,则他们对沙地的作用效果相同,即压强相等,故AB不符合题意;
CD.甲的受力面积较大,由F=pS可知,甲对沙滩的压力较大,由于物体对水平面的压力大小等于重力,因此甲的重力较大,故C不符合题意,D符合题意。
故选D。
6.下图所示的方式中,是为了增大压强的是( )
A.菜刀磨得很锋利 B.铁轨铺在枕木上
C.滑雪板很宽大 D.书包带做得很宽
【答案】A
【详解】A.菜刀磨得很锋利,可以减小受力面积,在压力一定时,由可知,压强变大,故A符合题意;
BCD.铁轨铺在枕木上、滑雪板很宽大和书包带做得很宽,是压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故BCD不符合题意。
故选A。
7.如图所示,大型卡车空载时会将部分后轮抬起,这样既可以降低油耗,又可以降低车胎磨损;载重行驶时会放下后轮与地接触。现有一辆自重为6×103千克的卡车,共有12个车轮,每个车轮与地接触面积为0.02米2。
(1)求该卡车空载时对水平地面的压力F;
(2)某大桥限重20吨,桥面所能承受最大压强5×105帕。
①请通过计算说明卡车装有6×103千克货物时,是否可以安全通过大桥;
②请说明载重行驶时放下后轮的作用。
【答案】(1)6×104牛
(2)①5×105帕=5×105帕;所以卡车可以安全过桥;②见解析
【详解】(1)卡车空载时所受重力
卡车空载时对水平地面的压力等于卡车空载时所受的重力
(2)①卡车装有6×103千克货物时的总质量
(大桥限重20吨)
卡车对水平桥面的压力
桥面受到的压强
由于桥面所能承受最大压强5×105帕,卡车装有6×103千克货物时,可以安全通过大桥;
②当压力一定时,放下车轮增大受力面积可以减小压强,使地面受到的压强不超过地面所能承受的最大压强。
【课后反思】
谈谈你在本节课中:
(1)收获有哪些?
(2)需要改进的地方有哪些?
1 / 2
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第1节 压力的作用效果(导学案)
【学习目标】
1.知道压力的概念,知道影响压力作用效果的因素。
2.构建压强的概念,知道压强的公式和单位,并能进行简单计算。
3.知道增大和减小压强的方法,并能应用于实际生活中。
【学习重点】
压强的计算;知道增大和减小压强的方法。
【学习难点】
压力和压强的概念。
【自主预习】
阅读课本内容,并解答以下问题:
1.垂直作用在物体表面上的力叫做压力。压力并不都是由重力引起的,只有当物体自由静止在 时,物体对支持面的压力大小才等于物体所受的重力大小。
2. 压力的作用效果与 和 有关。在受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越 ;在压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越 。
3. 物体所受的 的大小与 之比叫做压强,计算公式为: ,国际单位是 。
4. 减小或增大压强的方法:要增大压强,可以增大 或者减小 ;要减小压强,可以减小 或者增大 。
【探究新知】
【学习任务一】研究压力作用效果
1. 压力
(1)做一做:用大拇指和食指按照图所示的方式轻轻夹着三角板,你会感觉到三角板对大拇指和食指的作用力。
(2)议一议:分析瓶子对桌面的力、图钉对墙的力、货物对传送带的力;它们有哪些共同之处?
(3)压力的定义:物理学中将 在物体表面上的力叫做压力,通常用字母F表示。
(4)产生条件:只有 的物体间才有压力。
(5)压力方向:垂直受力物体表面并且指向 物体。
(6)作用点:在被压物体的接触面上。
(7)压力的大小:压力并不都是由重力引起的。若物体静止在水平面上,并且不受其他力,则压力等于物体的重力G。
压力
重力
示意图
产生原因
物体间相互挤压
地球的吸引
施力物体
对它挤压的物体
地球
作用点
被压物体接触面
重心
方向
垂直且指向被压物体
竖直向下
联系
物体静止在水平面上时,F=G
(8)压力的作用效果:压力作用在受力物体上,使物体发生形变。
在开始的小实验中,两个手指虽然都受到三角板压力的作用,但感受却不相同,这表明三角板对两个手指压力的作用效果不同。
那么,压力的作用效果与哪些因素有关呢?
2.做中学:探究压力的作用效果与哪些因素有关?
(1)实验器材:砖和海绵。
(2)实验步骤:
①按图所示,分别在海绵上平放一块砖、叠放两块砖时,观察海绵的凹陷程度,由此能得出什么结论?
② 按图所示,将一块砖竖放在海绵上,比较砖平放与竖放时海绵的凹陷程度,又能得出什么结论?
(3)分析论证:
由大量实验可知:压力的作用效果只跟 和 有关。
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。
(4)交流反思:
①实验为什么用海绵和砖块?
这是因为海绵:容易发生形变,实验现象 。
砖块:方便改变 。
②实验中用到了哪些方法?
A.转换法:通过比较 来反映压力的作用效果大小。
B.控制变量法:
探究压力作用效果与压力关系时,控制 不变;
探究压力作用效果与受力面积关系时;控制 不变。
【例题1】在“探究影响压力作用效果的因素”中,实验现象如图所示。
(1)过过观察海绵的 来比较压力作用的效果;
(2)通过比较 两次实验,可知受力面积相同时,压力越大,压力作用的效果越 (选填“明显”或“不明显”);
(3)通过比较 两次实验,可知压力作用的效果跟受力面积有关;这种研究问题的方法是
法。
【例题2】如图所示,物体A静止于粗糙斜面B上,请你作出物体A对斜面B的压力F的示意图。
【学习任务二】压强的计算
由“探究压力的作用效果与哪些因素有关”实验可知,压力的作用效果不仅与压力大小有关,还与受力面积有关。为了描述压力的作用效果,人们引入了压强的概念
1.定义:压力和受力面积 叫做压强。
2.物理意义:压强是表示压力 的物理量
3.公式: 。
4.单位:帕斯卡( ),1 Pa=1 N/m2 。
常用的压强单位还有百帕(hPa)、千帕(kPa)、兆帕(MPa)。
1hPa=102Pa;1kPa=103Pa;1MPa=106Pa;
5.常见压强估测:
一张报纸平放时对桌子的压力约0.5Pa 。
成人站立时对地面的压强约为:1.5×104Pa 。
6.压强计算:(固体)
(1)找出压力F:一般情况 。
(2)确定受力面积S:受力面积是两个物体的接触部分。
单位一定要换算成主单位m2 。
1m2=102 dm2 =104cm2=106mm2
7.例题:工人师傅想把一台机器放到水平工作台面上修理。为防止工作台面被压坏,他在台面上放了一块垫板,如图所示。已知机器质量为90 kg,底面积为300 cm2;垫板质量为3 kg,底面积为600 cm2;工作台面面积为1.2 m2。求垫板和工作台面各自所受压强的大小。(g取10 N/kg)。
分析:
本题中,求垫板所受的压强时,垫板受到压力的大小应等于机器的重力大小,受力面积应为机器的底面积。在计算工作台面所受的压强时,台面所受的压力为机器重力与垫板重力大小之和,受力面积为垫板的底面积,而非工作台面的面积。
解:
由题意,机器的质量m1 = 90 kg,垫板的质量m2 = 3 kg。
垫板所受压力为:F1 = G1 = m1g = 90 kg×10 N/kg = 900 N
垫板的受力面积为:S1 = 300 cm2 = 0.03 m2
垫板所受的压强为:
台面所受的压力为:
F2 = G1 + G2 = m1g + m2g
= 90 kg×10 N/kg + 3 kg×10 N/kg
= 930 N
台面的受力面积为:S2 = 600 cm2 = 0.06 m2
台面所受的压强为:
所以,垫板所受的压强为3×104 Pa,工作台面所受的压强为1.55×104 Pa。
讨论
如果把机器直接放在工作台上,台面受到的压强有多大?体会一下工人师傅是利用什么原理来减小机器对台面的压强的,你还能找到生活中类似的应用实例吗?请与同学交流你的看法。
8.物理聊吧:
估算自己站立时对水平地面的压强,并与同学站立时对水平地面的压强相比较。行走和站立时,我们对水平地面的压强一样吗?
【例题3】水平桌面上放一本书,书受到的重力为3N,与桌面的接触面积为500cm2,计算书对桌面的压强。
【例题4】现有7块规格相同的砖块,每块砖的长、宽、高分别为20厘米、10厘米、5厘米,将这些砖块按图所示的三种方式摆放在水平地面上,则它们对地面的压强( )
A.甲最大 B.乙最大 C.丙最大 D.一样大
【学习任务三】生产生活中怎样增大或减小压强
我们有时要增大压强,有时又要减小压强。根据压强公式可知,要增大压强,可增大压力或减小受力面积;要减小压强,则可减小压力或者增大受力面积。
1.增大压强的方法:
(1)在受力面积一定时, 。如压路机的碾子质量很大。
(2)在压力一定时, 。如刀刃磨得很薄。
2.减小压强的方法:
(1)增大 。如:铁路钢轨铺枕木、坦克安装履带、书包带较宽等。
(2)减小 。如:货车严禁超载、现代建筑中采用空心砖等。
你还能举出生活中增大或减小压强的例子吗?
【例题5】C919是我国首款按照国际通行适航标准自行研制、具有自主知识产权的喷气式中程干线客机,空载时飞机质量约为42.1吨。如图所示为飞机的滑行轮胎,可见轮胎的截面积较宽,这是为了( )
A.增大压力,增大对地面的压强 B.减小压力,减小对地面的压强
C.增大受力面积,减小对地面的压强 D.减小受力面积,减小对地面的压强
【课堂总结】
按照学习内容学列本节课的思维导图:
【课堂练习】
要求:合上课本,像考试一样独立完成。
1.物理学中把 作用在物体表面并指向物体表面的力叫做压力。重力为200牛物体,底面积为,放在面积为的水平桌面中央,则物体对桌面产生的压强是 帕,表示的物理意义为 。
2.有三块同样的砖,A组一块,B组两块,按如图所示的方式放置在同一水平地面上。每块砖平放时的长:宽:高=4:2:1,A组砖对水平地面的压力和压强分别为 FA和pA;B组砖对水平地面的压力和压强分别为FB和pB;则 FA:FB= ,pA:pB= 。若将A砖立放,对水平地面的压强将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
3.劳动课已成为大中小学的一门独立课程,小明同学积极参加家务劳动,利用周末时间学做菜,在切菜的过程中,如图所示,刀刃做得很锋利是为了增大 ,而刀柄做得比较宽厚是通过增大 来减小压强。
4.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
5.如图,甲、乙两人站在完全相同的水平沙滩上,留下深浅相同、大小不同的脚印,则( )
A.甲对沙的压强比乙对沙的压强大 B.甲对沙的压强比乙对沙的压强小
C.甲的重力与乙的重力相等 D.甲的重力比乙的重力大
6.下图所示的方式中,是为了增大压强的是( )
A.菜刀磨得很锋利 B.铁轨铺在枕木上
C.滑雪板很宽大 D.书包带做得很宽
7.如图所示,大型卡车空载时会将部分后轮抬起,这样既可以降低油耗,又可以降低车胎磨损;载重行驶时会放下后轮与地接触。现有一辆自重为6×103千克的卡车,共有12个车轮,每个车轮与地接触面积为0.02米2。
(1)求该卡车空载时对水平地面的压力F;
(2)某大桥限重20吨,桥面所能承受最大压强5×105帕。
①请通过计算说明卡车装有6×103千克货物时,是否可以安全通过大桥;
②请说明载重行驶时放下后轮的作用。
【课后反思】
谈谈你在本节课中:
(1)收获有哪些?
(2)需要改进的地方有哪些?
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