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第十章 压强和浮力
第一节 压强
苏科版·八年级下册
1、压力。
2、影响压力作用效果的因素。
3、压强。
4、怎样减小或增大压强。
学习目标
新知一 压力
1. 定义 垂直作用于物体表面的力叫作压力.
2. 产生条件 物体之间相互接触且相互挤压.
深度理解:
●不产生压力的几种情况:彼此隔开的两个物体间不可能产生压力的作用;相互接触但不相互挤压的物体间也不能产生压力的作用.
合作探究
3. 方向 垂直于受压面并指向受力物体.
4. 作用点 在被压物体受力面上,作用点等效在受力面中心.
5. 性质 属于弹力.
6. 作用效果 使被压面发生形变.
7. 压力与重力的比较
压力 重力
定义 垂直作用在物体表面上 的力 由于地球吸引而使物体受到的力
产生原因 物体间相互接触且挤压 地球的吸引
方向 垂直于受压面 竖直向下
大小 与物体间的挤压程度有关 G=mg
作用点 在受力面上 重心
性质 弹力 引力
压力 重力
压力大小与重力大小的关系 孤立放置在水平面上的物体对水平面的压力等于重力,即F 压=G,如图甲所示;孤立放置在斜面上的物体对斜面的压力小于重力,即F 压例 1
关于压力,下列说法正确的是( )
A. 压力的方向总是垂直于受力物体表面
B. 压力都是由于重力产生的
C. 压力的大小总是等于物体的重力
D. 物体受到的重力就是对支撑物表面的压力
A
速记口诀:
压力方向垂向物,重力方向竖向下;
物体孤立水平面,压力才与重力等.
解题秘方:紧扣压力的定义和特点判断.
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解析:有的压力是由于重力产生的,有的压力不是由于重力产生的;有时压力等于重力,有时压力不等于重力;但压力不是重力,它们是两种不同性质的力.
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新知二 影响压力作用效果的因素
1. 提出问题
压力的作用效果与什么因素有关?
2. 猜想与假设
压力的作用效果可能与压力的大小有关,还可能与受力面积的大小有关.
3. 设计与进行实验
(1)如图10-1-1 甲所示,将小桌正立放在海绵上,观察海绵的凹陷程度.
(2)如图10-1-1 乙所示,
在小桌上放砝码,
将小桌正立放在海绵上,观察海绵的凹陷程度.
(3)如图10-1-1 丙所示,将小桌倒立放在海绵上,观察海绵的凹陷程度.
实验方法:
●实验中,控制受力面积一定,改变压力的大小,研究压力作用效果与压力大小的关系;控制压力一定,改变受力面积的大小,研究压力作用效果与受力面积大小的关系,利用的是控制变量法.
●实验中,通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果,利用的是转换法. 被压海绵凹陷程度越大,说明压力的作用效果越明显.
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4. 分析与论证
(1)甲、乙两图中,海绵的受力面积相同,乙图中海绵受到的压力大,压力的作用效果比甲图明显.
(2)甲、丙两图中,海绵受到的压力相同,甲图中海绵的受力面积小,压力的作用效果比丙图明显.
5. 实验结论
压力的作用效果与压力大小和受力面积大小有关.
(1)受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显.
(2)压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显.
器材选择:
①选用小桌的原因:方便改变受力面积.
②选用海绵作为受压物体的原因:海绵容易发生形变,易于观察压力的作用效果.
例2
小明利用A、B 两个物体和海绵等器材做实验,探究“压力的作用效果与什么因素有关”,如图10-1-2 所示.
(1)在实验中,小明是通过观察_______________来比较压力作用效果的;
海绵的凹陷程度
解析:实验中是通过观察海绵的凹陷程度来比较压力作用效果的;
(2)比较甲、乙两图所示实验,能够得到的结论是________
_____________________________________;
受力面积
相同时,压力越大,压力作用效果越明显
解析:甲、乙两图所示实验中,受力面积相同,乙中海绵受到的压力大,压力作用效果明显,可见:受力面积相同时,压力越大,压力作用效果越明显;
(3)通过比较_________两图所示实验,可以探究“压力的作用效果与受力面积大小的关系”;
甲、丙
解析:探究压力的作用效果与受力面积大小的关系时,要控制压力大小相同,改变受力面积大小进行实验,故应比较甲、丙两图所示实验;
(4)小华实验时将物体B 沿竖直方向切成大小不同的两块,如图丁所示,发现它们对海绵的压力作用效果相同,他由此得出结论: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的问题是_________________.
没有控制压力相同
解析:丁图所示的实验中,没有控制压力大小相同,故不能得出正确的结论.
特别提醒:
“没有控制压力相同”这一答案不可表述成“同时改变了压力大小和受力面积大小”;亦不可表述成“控制变量法运用不当”,因为这样的答案没有直接指出实验过程所存在的问题.
误区警示:
●利用转换法探究“压力作用效果影响因素”的实验中,不能用坚硬的物体作为受力面,如木板、水泥地面等,因为这些物体受压不易发生形变,不能很好地反映压力的作用效果.
●利用控制变量法探究“压力作用效果影响因素”的实验中,不能同时改变压力的大小和受力面积的大小进行实验.
解题秘方:结合实验步骤,依据转换法和控制变量法的思想分析解答.
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新知三 压强
1. 定义 物理学中,把物体所受的压力与受力面积之比叫作压强.
深度理解:
1. 像速度、密度一样,压强的定义利用了比值定义法.
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4. 单位
物理量及符号 压力(F) 受力面积(S) 压强(p)
单位及符号 牛顿(N) 米2(m2) 帕斯卡(Pa)
5. 常用压强单位间的关系如下
2. 关于压强和压力:
(1)压力是产生压强的必要条件,没有压力就没有压强;压强是表示压力作用效果的物理量.
(2)压强在数值上等于压力与受力面积的比值. 不能认为“压力越大,压强就一定越大”;同样,如果压强大,压力也不一定大.
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误区警示:
压强的计算公式中S指的是受力面积,不是接触面积,不可表述成接触面积.
7. 估测人站立时对地面的压强 用磅秤(或体重计)测量人对地面的压力,用刻度尺和方格纸等配合测量地面的受力面积,然后运用压强公式进行计算.
例 3
如图10-1-3,是某一款电动平衡车,它的两个车轮与地面的总接触面积为40 cm2. 若地面受到的压强为5×104 Pa,则该平衡车对地面的压力为多少?
解:压力F=pS=5×104 Pa×40 cm2=5×104 Pa×40×
10-4 m2=200 N.
解题秘方:利用压强公式的变形式F=pS 计算.
特别提醒:
●未统一单位是物理计算中常见的错误,下面答案的错误原因就是如此:压力F=pS=5×104Pa×40cm2=2×106N.
●常用的面积单位之间的换算关系:
① 1 m2=102 dm2=104 cm2=106 mm2.
② 1 m m 2= 1 0 - 2 c m 2=10- 4 dm2=10- 6 m2.
例4
小明学过了压强后,决定测算自己双脚站立时对地面的压强. 他首先测出自己的质量为56 kg,然后站在方格纸上并描出自己站立时一只脚的鞋印,如图10-1-4 所示. 已知方格纸每小格的面积是5 cm2,据此可算出这只鞋印的面积约为_____cm2(计数时凡大于半格的算一格,
小于半格的不算),最后算出双脚站立时对地
面的压强为 _______Pa .(g 取10 N /kg)
140
2×104
新知四 怎样减小或增大压强
1. 减小有害压强的方法
方法 实例
压力一定,增大受力面积 铁轨铺在枕木上
受力面积一定,减小压力 易损货物不能堆得太高
减小压力且增大受力面积 车辆限重且安装多个轮子
2. 增大有益压强的方法
方法 实例
压力一定,减小受力面积 针尖做得很尖
受力面积一定,增大压力 压路机的碾子很重
增大压力且减小受力面积 用很大的力按图钉
知识链接:
●任何物体能承受的压强都有一定的限度,超过这个限度,物体就会被损坏. 为了保护物体不被损坏,应设法减小压强;为了使物体更容易进入其他物体,应设法增大压强.
●在应用“减小和增大压强的方法”时,还要考虑具体方法的可行性.
例 5
[ 模拟·盐城] 下列所示情景中,为了增大压强的是( )
A. 铁轨下面铺放枕木 B. 骆驼具有宽大的脚掌
C. 载重汽车装有许多轮子 D. 压路机的碾子质量很大
D
解题秘方:结合增大压强的方法逐一分析每个实例.
解析:铁轨下面铺放枕木,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小火车对路基的压强,保护路基,故A 不符合题意;骆驼具有宽大的脚掌,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小脚掌对地面的压强,防止陷入沙子中,故B 不符合题意;载重汽车装有许多轮子,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小载重汽车对路面的压强,故C 不符合题意; 压路机的碾子非常重,是在受力面积一定时,增大压力来增大压路机对地面的压强,故D 符合题意.
方法技巧:
利用目的分析法判断:架设铁轨时,应尽量减小对路基的压强,防止路基下陷;骆驼生活在沙漠中,要尽量减小压强,避免自身陷入到沙子中;载重汽车行驶时,要尽量减小对路面的压强 ,减轻对路面的损坏;而压路机的目的就是压实路面,因此需要增大压强.
压强
压强
压力
作用
效果
定义
公式
单位
改变
增大
减小
影响因素
压力大小
受力面积
归纳新知
再见