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36压力和压强
§3.6压力和压强
中考对应考点:
压力(学习水平B)
压强(学习水平C)
课时目标:
1、了解压力定义及其三要素
2、知道影响压力效果的因素
3、会画压力的示意图
4、理解压强的定义及公式
5、知道增大和减小压强的方法
6、能用压强公式进行计算
7、通过实验研究压强的大小和那些因素有关
重点难点:
1、压力的概念的理解
2、探究影响压力作用效果的因素
3、压力和重力的区别
4、压强的概念
5、物体互相叠放及条件隐藏的特殊固体压力、压强计算
知识精要:
1、压力:
⑴定义:
叫压力。
⑵压力并不都是由重力引起的,通常把物体放在桌面上时,如果物体不受其他力,则
⑶固体可以大小方向不变地传递。
⑷重为G的物体在承面上静止不动。
指出下列各种情况下所受压力的大小。
⑸重力与压力的区别:
压力和重力是两个不同的物理量,要区分清楚。
请看以下对比:
名称
定义
性质
施力物体
方向
作用点
联系
压力
重力
2、研究影响压力作用效果因素的实验:
有关。
本实验研究问题时,采用了和
3、压强:
⑴定义:
叫压强。
⑵ 物理意义:
的物理量
⑶ 公式其中各量的单位分别是:
A、使用该公式计算压强时,关键是找出(一般F=G=mg)和(受力面积要注意两物体的接触部分)。
B、特例:
对于放在桌子上的直柱体(如:
圆柱体、正方体、长放体等)对桌面的压
强(推导过程)
⑷ 压强单位Pa的认识:
一张报纸平放时对桌子的压强约。
成人站立时对地面的压强约为:
它表示:
.
⑸灵活运用压强公式进行计算:
(1)利用p=F/S计算固体压强的关键是确定受力面积,解题时,要抓住“受力”二字,
分析物体表面到底有多大面积受到压力作用,而不能取任意的一个面积代入。
(2)解题的思路:
①根据物体平衡条件和物体间相互作用规律求出压力F;②确认受力面积S;③再根据公式p=F/S求出压力对受力面的压强,要特别注意压力和重力的区别。
应用:
当压力不变时,可通过的方法来减小压强如:
。
也可通过的方法来增大压强如:
。
4、改变压强的方法:
增大受力面积或者减小压力或者同时增大受力面积和减小压力可以减小压强;
减小受力面积或者增大压力或者同时减小受力面积和增大压力可以增大压强。
5、一容器盛有液体放在水平桌面上,求压力压强问题:
处理时:
把盛放液体的容器看成一个整体,先确定(水平面受的压力F=G容+G液),后确定(一般常用公式p=F/S)。
热身预习
1.用物理知识来说明:
缝衣时缝衣针头做得很尖是为了___,手指上套着顶针是为了___.
2,一块重70N的砖,用120N的力压在竖直的墙上,该力与墙面垂直,则墙受到的压力是___N.
3.压强是反映的物理量.物理学在把定义为压强.
4.用40N的水平力把重6.0N的物体压在墙上,物体与墙壁的接触面积是0.01m2,那么,墙壁受到的压强是
5.平放在水平地面的一块砖,沿水平方向切去一半,则剩下的半块砖:
()
A.密度减小一半
B.密度增大一倍
C.对地面压强减小
D.对地面压强不变
6.有两组同样的砖,甲组一块,乙组二块,每块砖的长:
宽:
高=4:
2:
1.要使这两组砖对地面的压强相等.下面哪种放法是对的?
(砖平放是指长和宽着地,侧放是指长和高着地,竖放是指宽和高着地()
A.甲组砖竖放,乙组两块砖沿竖直方向叠加平放
B.甲组砖竖放,乙组两块砖沿竖直方向叠加侧放
C.甲组砖竖放,乙组两块砖沿竖直方向叠加竖放
D.甲组砖平放,乙组两块砖沿竖直方向叠加平放
精解名题
例1、如图8所示,甲,乙,丙是三个完全相同的长方体木块,竖直放在水平桌面上,在他们中间打孔,甲中为圆柱形孔,乙中为圆台形孔,但上端面大,丙中也为圆台形孔,但下端面大,则打孔后对水平桌面的压强最大的是木块,对水平桌面的压强最小的是木块.
甲乙丙
图3
考点分析:
比较几个物体的压强大小
方法指导:
使用割补法比较压强大小
解题分析:
如图3乙图,可看成是先再长方体中间打一个圆柱孔,如图4所示,此时压强p’乙=p甲,然后再此基础上,再割去乙图中阴影部分,则与刚才相比,是压力变小,受力面积不变,所以压强变小,即p乙=p’乙,所以p乙﹤p甲。
如图3丙图,可看成是先再长方体中间打一个圆柱孔,如图4所示,此时压强p’丙=p甲,然后再此基础上,再补上丙图中阴影部分,则与刚才相比,是压力变大,受力面积不变,所以压强变大,即p丙>p’丙,所以p丙>p甲。
综上所述,p丙>p甲>p乙,所以对水平桌面的压强最大的是丙木块,最小的是乙木块,所以答案是丙,乙。
乙图丙图
例2、甲、乙两个圆柱体(ρ甲<ρ乙)分别放置在水平面上,底面积分别为S甲和S乙,高度分别为h甲和h乙。
若均沿水平方向,将两圆柱体截去相同的质量,使甲剩余部分对水平面压强大于乙剩余部分对水平面压强,则甲、乙被截去前的情况可能是图4中的()
考点分析:
比较几个物体的压强以及压力大小(固体压强切割)
方法指导:
把公式p=ρgh和
相结合,比较压强和压力的大小。
解题分析:
B
ρ甲<ρ乙;
∴A选项:
S甲=S乙,h甲=h乙;所以原先的压强P甲
∴B选项:
S甲>S乙,h甲=h乙;所以原先的压强P甲
∴C选项:
S甲=SB,h甲 ∴D选项: S甲 例3、如图15所示,甲、乙两个立方体分别放在水平地面上,它们对地面的压强相等。 若把乙放在甲上面,甲对地面压强为P1;若把甲放在乙上面,乙对地面压强为P2。 则P1、P2的大小关系为() A.P1>P2。 B.P1=P2。 C.P1<P2。 D.无法判断。 考点分析: 比较几个物体的压强大小 方法指导: 把公式p=ρgh和 相结合,比较压强的大小。 解题分析: C 甲、乙两个立方体分别放在水平地面上,h甲>h乙,S甲>S乙;它们对地面的压强相等。 所以ρ甲<ρ乙。 若把乙放在甲上面,甲对地面压强为P1;P1= ; 若把甲放在乙上面,乙对地面压强为P2。 P2= 所以我们发现这两个式子的分子都是相等的,而分母中S甲>S乙,所以P1<P2 例4、如图3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、乙上沿水平方向截去高度相等的部分后,则剩余部分的() A甲的体积可能等于乙的体积。 B甲的质量可能小于乙的质量。 C甲对地面压强一定等于乙对地面的压强。 D甲对地面压力一定大于乙对地面的压力。 考点分析: 比较几个物体的压强以及压力大小(固体压强切割) 方法指导: 把公式p=ρgh和 相结合,比较压强和压力的大小。 解题分析: D h甲>h乙;P甲=P乙;∴ρ甲<ρ乙;m甲>m乙 若截去高度相等的部分,则甲减小的压强小于乙减小的压强。 所以甲剩余的压强一定大于乙剩余的压强。 所以C错误。 又∵S甲>S乙∴剩余部分甲对地面压力一定大于乙对地面的压力。 所以D正确,B不正确。 又∵ρ甲<ρ乙;m甲>m乙∴V甲>乙∴A错误。 方法小结: 1,放在水平面的固体所受到的重力的大小等于它对水平地面的压力大小。 2,记住固体压强的推导公式P=ρgh的使用条件和使用方法, 3,掌握割补法等特殊的压强切割分析方法 4,关于压强切割的题目,分析清楚原先的压强大小关系、变化的压强大小关系、最后的压强大小关系,有助于理清解题思路。 巩固练习 1、注射器的针头做得很尖,其目的是为了增大。 2、小红的妈妈在超市买了很多食品,她用塑料袋提着回家,没走多远就感到手被勒得很痛。 请你用学过的物理知识,给她提一个建议: ,这是利用改变 来(“增大”或“减小”)袋子对手的压强。 3、小伟同学参加军训时,体检称得他的质量为50kg,他立正时对水平地面的压力为N;他正步走时,他对地面的压强将(增大/不变/变小). 4、某同学通过实验研究圆柱体对水平面的压力作用效果与哪些因素有关,该同学选用若干个高度相同,不同材料组成的实心柱体竖直放置在同一水平细沙面上进行了三组实验,实验现象如图9所示,发现每一组沙面的凹陷程度相同,而各组却不同。 (a)(b)(c) 分析图9(a)或(b)或(c),你认为该同学想研究压力作用效果与的关系,从现象及相关条件可归纳得出的初步结论是: 。 分析图9(a)和(b)和(c),你认为该同学想研究压力作用效果与的关系,从现象及相关条件可知: 。 5、将一个质量为2kg、底面积为0.05m2的长方体平放在某一水平桌面中央,水平桌面的面积为0.8m2,则长方体对水平桌面的压强为(取g=10N/kg)() A.2.5PaB.25PaC.40PaD.400Pa 6.下列说法中,正确的是() A.压力方向总是与重力方向一致B.单位面积上受到的压力叫压强 C.压力作用效果只与压力大小有关D.压力就是压强 7.在下列措施中,为了增大压强的是() A.打地基的桩,其下端做成尖形B.载重汽车多用几个轮子 C.背行李的背带做得宽一些D.把铁轨铺在枕木上 8.一人先站在地面上,后又在地面上走动,则他对地面的压力和压强是() A.压力减小,压强不变B.压力、压强都增大 C.压力、压强都不变D.压力不变,压强增大 当堂总结 自我测试: 1. 一块砖的长、宽、厚分别为20cm、l0cm、5cm,重15N.将它放在水平地面上,它对地面的最大压强为________Pa,最小压强为________Pa. 2.如图9所示,两手指用力捏住铅笔,使它保持静止,则两手指受到的压力______________(相等/不等),压强_________(相等/不等).与笔尖接触的手指感到_________(疼/不疼),原因是________________________. 3.一个普通中学生双脚站立在水平地面上,他对地面的压力和压强接近于() A.50N,103PaB.50N,104Pa C.500N,103PaD.500N,104Pa 4.甲、乙两个用同种材料制成的实心圆柱体,它们的高度均为10cm,而质量分别是2kg、3kg,现将它们竖直放在水平面上,则它们对水平地面的压强() A.甲大B.乙大C.一样大D.无法判断 5.如图所示,四块相同的木块放置在水平地面上,如按图中阴影部分掉并取走,则剩余部分对水平地面的压强最大的是() 6.如图,两个形状、大小、材料完全相同的实心物体1和2,放在水平桌面上,它们对桌面产生的压力F或压强p的大小关系正确的是() A.F1=F2B.F1>F2 C.p1=p2D.p1>p2 7,如图12所示,水平地面上有一质量为0.1千克、容积为2.5×10-4米3 的玻璃瓶,它的底面积为2.0×10-3米2,瓶内盛有0.2千克的水。 一只口渴的乌鸦,为了喝到瓶内的水,将每块质量为0.01千克、密度为2.5×103千克/米3的相同的小石子投入瓶中。 当水面与瓶口相平时,求: ①乌鸦投入小石子的最少数量值n。 ②这时,玻璃瓶对地面的压强p。 8,如图16所示,实心均匀正方体A、B放置在水平地面上,它们的高度分别为0.2米和0.1米,A的密度为2×103千克/米3,B质量为1千克。 求: ①A的质量;②B对水平地面的压强; ③若在正方体A、B上沿竖直方向按相同比例n截下一部分,并将截下的部分分别叠放在对方剩余部分上,这时A、B剩余部分对水平地面的压强为pA′、pB′,请通过计算比较它们的大小关系及其对应的比例n的取值范围。 实验序号 材料 高度(cm) 底面积(cm2) 4 铁 20 10 5 铁 20 20 6 铁 20 30 9,为了探究实心圆柱体对水平地面压力的作用效果与哪些因素有关,某同学用若干个不同的圆柱体竖直放置在同一水平沙面上,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. 表一(ρ铜=8.9×103千克/米3)表二(ρ铁=7.8×l03千克/米3)表三(ρ铜=8.9×103千克/米3) 实验序号 材料 高度(cm) 底面积(cm2) 1 铜 20 10 2 铜 20 20 3 铜 20 30 实验序号 材料 高度 (cm) 底面积(cm2) 7 铜 10 10 8 铜 10 20 9 铜 10 30 (1)本实验为了比较压力的作用效果,是通过观察. (2)分析比较实验序号的数据及观察到的现象,可得出的初步结论是: 当圆柱体的高度相同时,材料的密度越大,压力的作用效果越显著. (3)分析比较实验序号1与7(或2与8、或3与9)的数据及观察到的现象,可得出的初步的结论: 。 (4)甲、乙两位同学进一步综合分析了表一、表二、表三的数据和相关条件,甲同学分析比较了实验序号1、2、3(或4、5、6,或7、8、9)的数据及观察到的现象,由此得出结论: 当圆柱体材料的密度和高度相同时,压力的作用效果与底面积无关;乙同学计算了三个表中的数据及实验观察到的现象,得出结论: 当圆柱体的密度和高度的乘积相同时,压力的作用效果相同;当圆柱体的密度和高度的乘积越大时,压力的作用效果越显著. 请判断,甲同学的结论是的,乙同学的结论是的.(均选填“错误”或“正确”) 10,如图所示,边长分别为0.2米和0.1米的实心正方体A、B放置在水平地面上,ρA为0.1×l03千克/米3,ρB为0.8×l03千克/米3。 求: (1)物体A的质量mA。 (2)物体B对地面的压力FB。 (3)小明和小华两位同学设想在正方体A、B上部沿水平方向分别截去一定的厚度后,通过计算比较A、B剩余部分对地面压强的大小关系。 小明设想在A、B的上部均截去0.09米,小华设想在A、B的上部均截去0.05米,他们的计算过程及得出的结论分别如下表所示: 计算过程 结论 小明 PA=FA/SA=ρAghA=O.l×103千克/米3×9.8牛/千克×(0.2米一0.09米)=107.8帕 PB=FB/SB=ρBghB=O.8×103千克/米3×9.8牛/千克×(0.1米一0.09米)=78.4帕 PA>PB 小华 PA=FA/SA=ρAghA=O.l×103千克/米3×9.8牛/千克×(0.2米一0.05米)=147帕 PB=FB/SB=ρBghB=O.8×103千克/米3×9.8牛/千克×(0.1米一0.05米)=392帕 PA ①请判断: 就他们设想截去的厚度而言,小明的结论是的,小华的结论是的。 (均选填“正确”或“错误”) ②是否有可能存在某一厚度h,沿水平方向截去h后使A、B剩余部分对地面的压强相等? 若有可能,求出h的值;若没有可能,说明理由。 参考答案: 知识精要 1、⑴垂直压在物体表面上的力 ⑵压力F=物体的重力G ⑶压力 ⑷G;G;F+G;G–F;F-G;F 名称 定义 性质 施力物体 方向 作用点 联系 压力 垂直压在物体表面上的力叫做压力 弹力 与它接触并挤压的物体 垂直于接触面 受力物体的表面 压力由重力引起时才与重力有关;压力大小不一定等于重力大小,方向不一定相同 重力 由于地球的吸引而使物体受到的力叫重力 引力 地球 总是竖直向下 物体的重心 2、压力的作用效果与压力和受力面积有关;控制变量法;对比法 3、⑴物体单位面积上受到的压力 ⑵表示压力作用效果的 ⑶p=F/S;p: 帕斯卡(Pa);F: 牛顿(N)S: 米2(m2)。 A: 压力F;受力面积S B: p=ρgh ⑷1Pa;1.5×104Pa;人站立时,其脚下每平方米面积上,受到脚的压力为: 1.5×104N 增大受力面积;铁路钢轨铺枕木、坦克安装履带、书包带较宽等;减小受力面积;缝一针做得很细、菜刀刀口很薄 5、压力;压强 热身预习 1,增大压强;减小压强2,120 3,压力的作用效果;单位面积上受到的压力4,4000Pa 5,C6,B 巩固练习 1,压强;2,用手帕裹住袋子的提手部分;受力面积;减小 3,490;增大 4, (1)受力面积;当圆柱体的材料密度和高度相同时,圆柱体对水平面的压力作用效果与受力面积无关。 (2)材料密度;当圆柱体的高度相同时,材料密度不同,对水平面的压力作用效果不同。 5,D6,B7,A8,D 自我测试 1,3000;750 解析: F=G=15N,砖竖放时,受力面积最小,压强最大,S小=0.1m×0.05m=0.005m2,最大的压强p大= ;砖平放时,受力面积最大,压强最小,S大=0.1m×0.2m=0.02m2,最小的压强p小= 2,相等;不等;疼;笔尖与手的接触面积小,压强大 3,D4,C5,B6,A 8,①V水=m水/ρ水=0.2千克/(1.0×103千克/米3)=2.0×10-4米31分 V石子(总)=V瓶-V水=2.5×10-4米3-2.0×10-4米3=5.0×10-5米31分 V小石子=m小石子/ρ石=0.01千克/(2.5×103千克/米3=4.0×10-6米31分 n=V石子(总)/V小石子=5.0×10-5米3/4.0×10-6米3=12.5 当乌鸦投入13块小石子后,水面就能与瓶口相平。 1分 ②F=G=mg1分 =(0.1千克+0.2千克+0.01千克×13-2.0×10-3千克)×9.8牛/千克=4.1944牛1分 p=F/S1分 =4.1944牛/(2.0×10-3米2)=2097.2帕1分 8,①mA=ρAVA=2×103千克/米3×(0.2米)3=16千克 ②FB=GB=mBg=1千克×9.8牛/千克=9.8牛 pB=FB/SB=9.8牛/(0.1m)2=980帕 ③ 若pA'=pB' FA′/SA′=FB′/SB′ n=0.16 若pA'>pB'则0<n<0.16 若pA'<pB'则0.16<n<1 9, (1)沙面的凹陷程度; (2)1、4(2、5或3、6); (3)当圆柱体的材料相同时,高度越大,压力的作用效果越显著; (4)正确;正确. 10,解: (1)mA=ρAVA=0.1×103千克/米3×(0.2米)3=0.8千克 (2)FB=GB=mBg=ρBVBg=0.8×103千克/米3×(0.1米)3×9.8牛/千克=7.84牛 (3)①正确;正确。 ②有可能。 PA=PB ρAghA=ρBghB ρA(lA-h)=ρB(lB-h) 0.l×103千克/米3×(0.2米-h)=0.8×103千克/米3×(0.1米-h) h≈0.086米
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