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8 1认识压强 一 压力 1 定义 当物体之间相互挤压时 垂直作用在物体表面的力称为压力 2 产生条件 两物体直接接触且相互挤压 3 作用效果 使受力物体发生形变 第八章神奇的压强 5 作用点 受力物的表面处 6 大小 可能与重力有关 也可能无关 F G F F0与G无关 F G F F0 G F G F0 4 方向 可以向各个方向 但一定垂直于受力物的表面且指向受力物的内部 7 单位 N 8 符号 F 9 压力与重力的区别 由于地球的吸引而使物体受到的力 垂直作用在物体表面的力 与其接触且挤压的物体 地球 受力物的表面处 物体的重心 与受力面垂直 指向受力物的内部 始终是竖直向下 当物体不受外力且静止在水平面上时 压力大小等于重力大小 即 F G 重力大小与质量成正比 即 G mg g 9 8N kg 例1 如图所示各力的示意图 能正确反映物体对斜面压力的是 例2 下列说法正确的是 A 物体所受重力越大 产生的压力也越大B 压力可以与重力有关 也可以与重力毫不相干C 压力的方向总是垂直向下的D 压力作用效果是使受压物体发生形变 C B D F 二 探究压力的作用效果的影响因素 提出问题 压力的作用效果跟那些因素有关 猜想与假设 1 压力的作用效果可能与压力的大小有关 2 压力的作用效果可能与受力面积的大小有关 制定计划与设计实验 1 器材 制定计划与设计实验 方案一 方案二 方案三 方案四 方案五 方案六 二 探究压力的作用效果的影响因素 提出问题 压力的作用效果跟那些因素有关 猜想与假设 1 压力的作用效果可能与压力的大小有关 2 压力的作用效果可能与受力面积的大小有关 制定计划与设计实验 1 器材 2 方法 控制变量法 比较法3 步骤 1 保持压力不变 改变受力面积的大小 观察比较压力的作用效果 2 保持受力面积不变 改变压力的大小 观察比较压力的作用效果 进行实验与收集证据 分析与论证 压力的作用效果不仅与压力的大小有关 还与受压面积有关 当压力一定时 受力面积越小 压力的作用效果越显著 当受力面积一定时 压力越大 压力的作用效果越显著 评估与交流 1 受压面一定要选择易形变的物体 如 细沙 海绵 细米 面粉等 2 压力或受力面积变化的对比度尽量大一些 定义 物理学中 把物体单位面积上受到的压力叫做压强 公式 p F S p表示压强 F表示压力 S表示受力面积 当时间相同时 通过的路程越长 速度越大 当路程相同时 所用的时间越短 速度越大 定义 物理学中 把物体单位时间内所通过的路程的多少叫做速度 公式 v S t 其中V表示速度 S表示路程 t表示时间 当受压面积相同时 压力越大 压强越大 当压力相同时 受压面积越小 压强越大 速度 v 压强 p 三 压强 1 定义 物理学中 把物体单位面积上受到的压力叫做压强 用符号p表示 2 物理意义 压强是表示压力作用效果的物理量 4 单位 F 牛顿 N S 平方米 m2 p 牛每平方米 N m2或N m 2 1Pa 1N m2 1N m 2 3 公式 p F S 注意 使用该公式计算压强时 关键是找出压力F和受力面积S 受力面积要注意两物体的接触部分 5 常见物体对支撑物的压强数值范围 例3 边长为10cm的正方体铝块置于边长为50cm的正方形水平台面上 求铝块对台面的压强 铝 2 7 103kg m3 解 V a3 0 1m 3 10 3m3m V 2 7 103 10 3kg 2 7kg 铝块置于水平台面上 F G mg 2 7 9 8N 26 46NS a2 0 1m 2 10 2m2p F S 26 46N 10 2m2 2646Pa 已知 a 10cm 0 1m 铝 2 7 103kg m3 求 p 答 铅块对台面的压强等于2646Pa 例4 砖的密度是2 103kg m3 用砖砌成高10m的砖柱 砖柱对地面的压强多大 砖缝所占体积与砖缝里的泥土质量忽略不计 解 砖柱静止在水平地面上 p F S gh 2 103 9 8 10Pa 1 96 105Pa 已知 2 103kg m3 h 10m 答 砖柱对地面的压强是1 96 105帕斯卡 求 p 所以质量分布均匀的直柱体静止在水平桌面上且不受外力作用时 对桌面的压强为p gh 特例 当直柱体 如 圆柱体 正方体 长放体等 放在水平桌面上时 F G mg gV gShp F S gSh S gh 四 怎样增大或减小压强 1 当压力不变时 减小受力面积 当受压面积不变时 增大压力 增大压力的同时减小受力面积都能增大压强 如 缝衣针做得很细 菜刀刀口很薄 2 当压力不变时 增大受力面积 当受压面积不变时 减小压力 减小压力的同时增大受力面积都能减小压强如 钢轨铺枕木 坦克安装履带 书包带较宽等 例5 下列情况中 为了增大压强的是 A 鞋底刻有花纹B 图钉尖进入墙时要用力按C 钢轨下面铺上枕木D 用钝了的刀 磨磨刀口可以变锋利了 B D 例6 如图2所示情况中 能使物体对水平地面压强减小的是 A 沿aa 虚线切除上半部B 以bb 虚线切除右半部C 以cc 虚线切除右半部D 以cc 虚线切除左半部 A D 压力 方向 与受力物的表面垂直 压力的作用效果与 压强 物理意义 表示压力作用效果的物理量 定义 物体单位面积受到的压力叫做压强 公式 p F S 单位 1N m2 1Pa 应用 固体压强 定义 垂直作用在物体表面上的力 压力的大小 受压面积的大小 减小压强的方法 增大压强的方法 增大受压面积 减小受压面积 增大压力 减小压力 小结 例7 为了探究压力的作用效果与哪些因素有关 某同学用若干个同种材料制成的不同物体放在同一水平细沙面上 进行了三组实验 并记录有关数据分别如表一 表二 表三所示 实验时 他仔细观察沙面的凹陷程度 并通过比较 发现每一组沙面的凹陷程度相同 而各组却不同 第一组凹陷程度最大 第二组其次 第三组最小 1 分析比较实验序号1与4 或2与5 3与6 及观察到的现象 可得出的初步结论是 在受力面积相同时 压力越大 压力的作用效果越显著 2 分析比较及观察到的现象 可得出的初步结论是 当压力相同时 受力面积越小 压力的作用效果越显著 实验序号4与7 或5与8 6与9 3 请进一步综合分析比较表一 表二 表三中的数据及观察到的现象 并归纳得出结论 a 分析比较 实验序号1 2 3 或4 5 6 7 8 9 及观察到的现象 可初步得出 单位面积上所受的压力相同时 压力的作用效果相同 表一 表二和表三及观察到的现象 可初步得出 单位面积上所受的压力越大 压力的作用效果越显著 b 分析比较 例8 如图A所示 重力为40N的物体分别放在梯形木块的1 2 3的位置上 试分析物体的重力与它分别在1 2 3处时对梯形木块的压力 F1 G F2 G 40N F3 0 G1 G2 G3 40N 答 A组平放在地面 B组每块也都平放在地面 A组侧放在地面 B组每块也都侧放在地面 A组立放在地面 B组每块也都立放在地面 A组侧放在地面 B组叠着平放在地面 A组立放在地面 B组叠着侧放在地面 例9 有两组同样的砖 A组一块 B组两块 每块砖的长 宽 高 4 2 1 要使这两组砖对地面的压强相等可以怎样放 例10 在案发现场留下了罪犯清楚的站立脚印 公安人员立即用蜡浇注了如图所示的鞋模 测量蜡鞋模的平均厚为3cm 质量675g 又经测试达到脚印同深度压强为1 5 104Pa 罪犯的体重为多少 蜡 0 9 103kg m3 已知 h 3cmm1 675gP 1 5 104Pa 蜡 0 9 103kg m3 0 9g cm3 求 G 据P F S得 F PS 站立在地面上 G F 解 鞋模体积 V m1 蜡 675 0 9cm3 750cm3 鞋模面积 S V h 750cm3 3cm 250cm2 2 5 10 2m2 则罪犯体重 G PS 1 5 104Pa 0 025m2 750N 答 罪犯的体重为750N 例12 如图4所示 物块A和物块B叠放在水平桌面上 已知物块B重6N 若将物块B拿掉 则物块A对水平桌面的压强减小为原来压强的7 10 则物块A的重是N 例11 某纪念碑的质量为m 立在一块密度为 的基石上 基石高度为h 若地面能承受的最大压强为P 则基石的底面积S最小值为 S mg P gh 14 答 该题是利用控制变量法来探究问题 主要从以下两个方面答题 保持橡皮泥的受压面积不变 改变压力大小 观察橡皮泥的形变程度 保持压力不变 改变橡皮泥的受压面积 观察橡皮泥的形变程度实验步骤略 学生所写实验步骤合理 体现控制变量法的应用均可得分 例13 某同学按照如图所示的装置探究压力的效果跟压力大小和受压面积的关系 实验装置中长木板固定在水平桌面上 小木块压在橡皮泥上 小木块和弹簧测力计的重力不计 弹簧测力计所示的拉力大小可以看成小木块对橡皮泥的压力大小 请你简要写出实验的步骤 例14 封冻的江河冰面最大能承受的压强是4 104Pa 一台履带式拖拉机的质量是5200kg 两条履带跟水平地面接触的面积共1 5m2 这台拖拉机能不能从冰面上通过 解 G mg 5200 9 8N 50960N 履带式拖拉机是在水平地面上 F G 50960Np F S 50960N 1 5m2 3 4 104Pa 答 因为3 4 104Pa小于4 104Pa 可以通过 已知 m 5200kgS 1 5m2pmax 4 104Pa 求 p 且与pmax比较 例15 图钉尖端的面积是0 3mm2 钉帽的面积是1 5cm2 用9N的力垂直于墙壁按这只图钉 试求 1 钉帽受到的压力和压强 2 墙壁受到的压力和压强 已知 F1 F2 9NS1 1 5cm2 1 5 10 4m2S2 0 3mm2 0 3 10 6m2 解 p1 F1 S1 9N 1 5 10 4m2 6 104Pap2 F2 S2 9N 0 3 10 6m2 3 107Pa 答 钉帽和墙壁受到的压力都是9N 钉帽受到压强为6 104Pa 墙壁受到的压强为3 107Pa 求 p1 p2 例16 坦克要越过壕沟时 可将备有的气袋放入壕沟 给气袋充满气 这样坦克通过气袋就像走平地一样 当坦克的前一半履带压在气袋上时 对气袋的压力和压强分别为F1和p1 设坦克在水平地面上行驶时 对地面的压力和压强分别为F2和p2 坦克前后是对称的 则以下关于两种情况下压力 压强的比较结果 正确的是 A F1 F2p1 p2B F1 F2 2p1 p2C F1 F2 2p1 p2 2D F1 F2p1 2p2 B 例17 两物叠放如图所示 物A的小底面积20cm2 大底面积60cm2 重20N 物B是边长为5cm的正方体 置于水平面上 求 a b两种放置时 物A对物B的压强 解 SB LB2 5cm 2 25cm2 2 5 10 3m2 物A置于水平B面上 F G 20Npa F SB 20N 2 5 10 3m2 8 103Papb F S1 20N 2 0 10 3m2 104Pa 已知 S1 20cm2 S2 60cm2LB 5cmG 20N 答 a b两种放置时 物A对物B的压强分别为8 103Pa和104Pa 求 Pa Pb 例18 两块完全相同的砖块 所受重力均为19 6N 三条棱长分别为20cm 10cm 5cm 砖块A平放 砖块B侧放 两砖块如图互相交叉叠放 求砖块A对砖块B的压强 已知 G 19 6Na 20cmb 10cmc 5cm 求 P 解 S bc 10 5cm2 50cm2 5 10 3m2 物A置于水平B面上 F G 19 6NP F S 19 6N 5 10 3m2 3 92 103Pa 答 砖块A对砖块B的压强为3 92 103Pa 3 一只脚踩在坐标纸上 留下痕迹 数格确定脚印的面积S nS0 nL2 例19 要测出你站立时 对地面的压强 请写出所选器材测量方法及最后压强表达式 选用器材 磅秤 坐标纸 刻度尺 测量方法 1 用磅秤称出人的质量m 则人对地面的压力F G mg 4 压强 p F S mg 2nL2 2 用刻度尺量出坐标纸上一小格的边长L 计算每小格的面积S0 L2 分析 如图B 当物体分别放在梯形木块的1 2 3处 物体的重力不变 都是40N 且方向都是竖直向下 作用于物体的重心上 而物体对梯形木块的压力是作用于梯形木块上的 在位置1时 压力的方向垂直于斜面指向梯形木块