第7节 压强
第1课时 压力的作用效果
知识点 1 压力
1.图3-7-1中能正确表示压力的是 ( )
2.在如图3-7-2所示的三种情况中,下列说法正确的是 ( )
A.压力的方向竖直向下
B.压力不一定由重力产生
C.压力与重力是一对平衡力
D.压力大小一定等于重力
知识点 2 初建压强概念
3.如图3-7-3所示是利用小桌、海绵、砝码等探究“影响压力作用效果的因素”的实验。
(1)图中压力的作用效果是通过海绵的 (填“形变程度”或“运动状态”)来体现的,我们 (填“可以”或“不可以”)用沙子代替海绵来完成实验。
(2)通过比较图甲和图丙,说明受力面积一定时,压力 (填“越大”或“越小”),压力的作用效果越明显;通过比较图 和图丙,说明压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(3)实验中主要采用的研究方法是 和 。
(4)图乙与图甲相比,压力大了压力的作用效果反而不明显,这是因为压力的作用效果是由_______决定的。
知识点 3 压强
4.压强是表示 的科学量,用符号 表示。压强的计算公式为 ,
单位是 。当物体放在水平支承面上静止时,物体对支承面的压力F大小等于物体受到的重力G,这时,应写明 (填F与G的大小关系),再用公式 计算压强。
5.压强公式中的S是 ,而不是物体的表面积。在公式中,力的单位必须取 ,
受力面积的单位必须取 ,如果条件中的单位不是上述单位,必须进行换算。用200 N的压力作用在2 m2的面积上,产生的压强为 Pa。
6.图3-7-4中,物体对地面的压强约为1 Pa的是 ( )
7.对压强公式的理解,正确的是 ( )
A.压力一定时,压强跟受力面积成正比
B.受力面积越小,压强一定越大
C.受力面积一定时,压强跟压力成正比
D.压力增大,压强一定也增大
8.如图3-7-5所示,用力将图钉按在墙壁上,下列说法正确的是 ( )
A.手指对钉帽的压力小于墙壁对钉尖的压力
B.手指对钉帽的压力大于钉尖对墙壁的压力
C.手指对钉帽的压力等于钉尖对墙壁的压力
D.钉尖对墙壁的压力和墙壁对钉尖的压力是一对平衡力
9.如图3-7-6所示,两手的食指分别用沿水平方向的力顶在削好的铅笔两端,使铅笔保持水平静止。下列说法中正确的是 ( )
A.铅笔对左侧食指的压力较大
B.铅笔对右侧食指的压力较大
C.铅笔对右侧食指的压强较大
D.铅笔对两侧食指的压强大小相等
10.(2019杭州)双脚站立在水平地面上的一名初中学生,对地面的压强大约为 ( )
A.1250 Pa B.2500 Pa
C.5000 Pa D.12500 Pa
11.统计结果显示,一般身材的人的高矮与脚印面积大小具有一定关系。根据以上信息,刑侦人员在利用案发现场的脚印进行案情分析时,可以做到的是 ( )
A.只要获得脚印的大小就可以估计涉案人员的体重
B.只要获得在松软地面上脚印的深浅就可以估计涉案人员的高矮
C.只要获得在松软地面上脚印的大小和深浅就可以估计涉案人员的高矮和体重
D.只要获得在松软地面上脚印的大小就可以估计涉案人员的性别
12.如图3-7-7所示,为了探究“压强可能与受力面积和压力的大小有关”,小刚找到了下面的器材:规格相同的两块海绵、三本字典。设计了下面的实验:图(a)海绵平放在桌面上;图(b)海绵上平放一本字典;图(c)海绵上叠放两本字典;图(d)海绵上立放一本字典;图(e)一本字典平放在桌面上。
(1)通过图(a)和(b),可以得出:力能使物体发生 。小刚是根据 来比较压强大小的。这种科学研究方法叫 。
(2)通过比较图(b)和(c),可以得出: 。
(3)通过比较图(b)和 ,可以得出:在压力一定时,受力面积越小,压强越大。
(4)设图(b)中字典对海绵的压强是pb,图(e)中字典对桌面的压强是pe,则pb (填“>”“<”或“=”)pe。
13.在新冠肺炎疫情的隔离区,机器人可以提供全自主“免接触式”服务,降低病毒交叉感染风险。若机器人的质量为18 kg,底部的滚轮与水平地面的接触面积为100 cm2,求:(g取10 N/kg)
(1)机器人的重力。
(2)机器人对水平地面的压强。
答案
第7节 压强
第1课时 压力的作用效果
1.C 2.B
3.(1)形变程度 可以
(2)越大 乙
(3)控制变量法 转换法
(4)单位面积上受到的压力
4.压力作用效果 p p= 帕斯卡 F=G
p=
5.受力面积 N m2 100
6.B 7.C
8.C 固体可以大小不变地传递压力,手指对钉帽施加压力,图钉会把这个力大小不变地传递给墙壁,所以手指对钉帽的压力等于钉尖对墙壁的压力。钉尖对墙壁的压力和墙壁对钉尖的压力,它们大小相等、方向相反、作用在不同物体上,是一对相互作用力。由以上分析可知,手指对钉帽的压力等于钉尖对墙壁的压力,而钉尖对墙壁的压力等于墙壁对钉尖的压力,所以,手指对钉帽的压力等于墙壁对钉尖的压力。
9.C 铅笔处于静止状态,受到两手指的压力是一对平衡力,所以两手指对铅笔的压力相等;由于手指对铅笔的压力与铅笔对手指的压力是一对相互作用力,所以铅笔对两手指的压力也相等。由于铅笔的两端的受力相同,右边的受力面积小,由p=可知右侧食指受到的压强较大。
10.D 一名初中生的质量约为50 kg,所以对地面的压力约为F=G=mg=50 kg×10 N/kg=500 N,初中生的每只鞋底长约为25 cm,宽约为8 cm,所以双脚与地面的接触面积约为S=2×25 cm×8 cm=400 cm2=0.04 m2,对地面的压强约为p===12500 Pa。
11.C 根据p=可知,在压强相同时,压力与受力面积成正比。题中已知涉案人员脚印的大小可求出其脚印面积的大小,再利用在松软地面上脚印的深浅,可以判断一个人对地面的压强,就可以算出罪犯对地面的压力,然后即可估计涉案人员的高矮和体重,不能估计涉案人员的性别。
12.(1)形变 海绵的形变程度 转换法
(2)在受力面积一定时,压力越大,压强越大
(3)(d)
(4)>
(1)比较(a)、(b)两图,海绵的形状发生了变化,小刚是根据海绵的形变程度来比较压强大小的。这种科学研究方法叫转换法。
(2)比较(b)、(c)两图,字典对海绵的压力大小不同,图(c)中压力大,海绵的受力面积相同,图(c)中压力的作用效果明显,故得出的结论是:在受力面积一定时,压力越大,压强越大。
(3)要得出“压力一定时,受力面积越小,压强越大”的结论,就要控制海绵所受压力大小相同,受力面积不同,符合条件的是(b)、(d)两图。
(4)(b)、(e)两图中,压力相同,图(b)中字典压在海绵上,受力面积是海绵的面积;图(e)中字典压在桌面上,受力面积是字典的面积,因为海绵的面积小于字典的面积,根据p=可知,图(b)中字典对海绵的压强pb大于图(e)中字典对桌面的压强pe。
13.解:(1)机器人的重力:G=mg=18 kg×10 N/kg=180 N。
(2)机器人对水平地面的压力:
F=G=180 N,
机器人对水平地面的压强:
p===18000 Pa。第7节 压强
第2课时 增大或减小压强的方法 固体压强的计算
知识点 1 增大或减小压强的方法
1.如图3-7-8所示,属于增大压强的是( )
2.(2021台州)电动自行车驾驶人应戴安全头盔并扣好安全带,如图3-7-9所示,系带设计得比较宽是为了 ( )
A.增大压力 B.减小压力
C.增大压强 D.减小压强
3.日常生活和生产中,我们常见的以下事例中,属于减小压强的是 ( )
①骆驼的体重比马的体重大不到一倍,却长有马蹄面积三倍的脚掌
②号称“森林医生”的啄木鸟长有长而坚硬的尖喙,便于啄开树皮
③用螺栓紧固机器零件时,在螺母下垫垫圈
④要把图钉按进较硬的木板,需用更大的力
A.①② B.①③
C.②④ D.③④
知识点 2 固体压强的分析与计算
4.如图3-7-10所示,图钉尖的面积是5×10-8 m2,图钉帽的面积是1×10-4 m2,松木能承受的最大压强是5×106 Pa,以下说法正确的是 ( )
A.手指至少要用500 N的力,图钉尖才能进入松木
B.手指至少要用0.25 N的力,图钉尖才能进入松木
C.图钉静止时,它受到水平向左的力大于水平向右的力
D.图钉静止时,它受到水平向左的力小于水平向右的力
5.某运动员参加山地自行车比赛。自行车的质量为10 kg,人的质量为70 kg,人在水平路面上骑车时,车轮与地面的总接触面积为8×10-4 m2,g取10 N/kg,求:
(1)人和车的总重力。
(2)人骑车时,山地自行车对水平路面的压强。
6.如果一个人在冰面上散步,当冰面快要破裂时,他采取的自救方法最恰当的是 ( )
A.马上站立不动
B.马上抬起一只脚不动
C.快速跑向安全区
D.趴下并爬向安全区
7.如图3-7-11所示是一名重为672 N的同学在方格纸上站立时描下的其鞋底部分的轮廓,其中每个方格的面积为6 cm2,则该同学双脚站立于水平地面上时,对地面的压强值较为准确的是( )
A.1.65×104 Pa
B.2×104 Pa
C.3.3×104 Pa
D.4×104 Pa
8.如图3-7-12所示,物体与墙的接触面积是 0.2 m2,某人用200 N的力将重为300 N的物体压在墙上处于静止状态,则物体对墙壁的压力为 N,物体对墙壁的压强为 Pa,物体受到墙对它的摩擦力为 N。
9.利用学习的压强知识分析,在挂较重的衣服时,应选图3-7-13中的 (填“甲”或“乙”)挂衣架,这是因为在压力一定时,能增大衣服的 ,从而减小对衣服的 ,使衣服不容易变形。
10.如图3-7-14所示,物体A重30 N,B重15 N,A的底面积为10 cm2,B的底面积为5 cm2,则A对B的压强为 Pa,B对桌面的压强是 Pa。
11.(2020衢州)近年来,衢州城市面貌焕然一新,这离不开环卫工人们的辛苦付出。洒水车某次在平直的道路上以15 km/h的速度匀速行驶,进行洒水作业。洒水车的部分参数如下表。
项目 数值
空载质量/t 2.4
满载装水量/t 20
满载时车轮与水平地面接触的总面积/m2 0.4
正常洒水流量/(t·h-1) 50
(1)若洒水车满载并按正常洒水流量洒水,它在本次洒水过程中最多可连续喷洒的路程是多少
(2)求洒水车满载时,停在水平路面上对路面的压强。(g取10 N/kg)
自|我|提|升
12. [例题] 如图3-7-15所示,水平桌面上有一长为L、质量分布均匀的木板M(底面为正方形),其重力为G,右端与桌边相齐,在水平力F的作用下,沿直线向右匀速离开桌边。在此过程中,下列说法正确的是 ( )
A.M对桌面的压强变小,压力不变
B.M对桌面的压强不变,压力不变
C.M对桌面的压强变大,摩擦力不变
D.M对桌面的压强变大,摩擦力变小
[提示] 当木板向右匀速移动时,受力平衡,对此时木板受力分析得F支 G,f摩擦力 F。又因为F支 F压,所以F压 (前四空均填“<”“=”或“>”)G,而受力面积变小,所以压强 。
[变式] 若用水平力向右推该木板使其运动,木板右端离开桌面时,木板对桌面的压力F大小是 ,压强p大小是 。
答案
第7节 压强
第2课时 增大或减小压强的方法 固体压强的计算
1.C 2.D
3.B ①在沙漠上行走的骆驼脚掌特别大,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小骆驼对沙漠的压强;②号称“森林医生”的啄木鸟长有长而坚硬的尖喙,是在压力一定时,通过减小受力面积增大喙对树皮的压强;③用螺栓紧固机器零件时,在螺母下垫垫圈,是在压力一定时,通过增大受力面积减小压强;④要把图钉按进较硬的木板,需用更大的力,是在受力面积一定时,通过增大压力增大图钉对木板的压强。
4.B 由p=可得,图钉尖能进入松木的最小压力:F=pS=5×106 Pa×5×10-8 m2=0.25 N;图钉静止时,它受到水平向左的力和水平向右的力是一对平衡力,所以,两个力的大小相等。
5.解:(1)人和车的总重力:
G总=m总g=(m车+m人)g=(10 kg+70 kg)×10 N/kg=800 N。
(2)人在水平路面上骑车时,山地自行车对路面的压力:F压=G总=800 N,
山地自行车对水平路面的压强:
p===1×106 Pa。
6.D 通过对四个选项进行分析可知,人的重力一定,对冰面的压力一定,趴下并爬向安全区时接触面积最大、冰的受力面积最大,根据压强公式p=可知,此时人对冰面的压强最小,所以最安全。
7.B 人对地面的压力:F=G=672 N;由图可知,每只鞋底的面积大概为28个方格的面积,则双脚站立时地面的受力面积:S=6.0 cm2×28×2=336 cm2=0.0336 m2;所以对地面的压强:p===2.0×104 Pa。
8.200 1000 300
9.甲 受力面积 压强
由图知,甲挂衣架比乙挂衣架宽大,在压力一定时,能增大与衣服的受力面积,从而减小对衣服的压强,使衣服更不容易变形,所以应选甲挂衣架。
10.6×104 9×104
11.解:(1)洒水时间:t==0.4 h,
最多可连续喷洒的路程:s=vt=15 km/h×0.4 h=6 km。
(2)洒水车满载时的总质量: m=m车+m水=2.4 t+20 t=22.4 t=2.24×104 kg,
洒水车的总重:G=mg=2.24×104 kg×10 N/kg=2.24×105 N,
洒水车对水平路面的压力:F=G=2.24×105 N,
洒水车对水平路面的压强:
p===5.6×105 Pa。
12.[例题] C
[提示] = = = = 变大
[变式] G
自由放置在水平面上的物体,对水平面的压力和自身的重力相等,木板对桌面的压力F=G。当用水平力向右推木板使其运动时,受力面积S=L×=,则p==。第7节 压强
第3课时 液体的压强
知识点 1 液体对容器底部和侧壁的压强
1.如图3-7-16甲所示的实验现象说明液体对容器 有压强。如图乙所示,瓶中水会从小孔A、B处流出,说明液体对容器的 有压强,这是因为液体有 性,从B孔流出的水喷得更急、更远,说明液体的压强随 的增加而增大。
2.液体对容器底部产生压强,是因为液体( )
A.有重力 B.会流动
C.有固定形式 D.有一定体积
知识点 2 探究液体内部压强的特点
3.如图3-7-17所示是用压强计探究液体内部压强的情景。
(1)把探头放入水中,通过观察U形管两侧液面的高度差来判断探头处水的压强大小,高度差越大,水的压强 (填“越大”或“越小”)。
(2)比较甲、乙、丙三图,可以得到:在同种液体的同一深度,液体内部向各个方向的压强 。
(3)在图乙中把探头慢慢下移,可以观察到U形管两侧液面的高度差增大,从而得到:在同一种液体中,液体的压强随 的增加而增大。
(4)在图乙中,若只将烧杯中的水换成盐水,其他条件不变,则可以观察到U形管两侧液面的 。
(5)该实验过程用到的科学方法有 。(填字母)
A.转换法 B.控制变量法 C.类比法
(6)如果实验中出现探头在水里的位置不动,但U形管两侧的液面高度差逐渐减小的现象,其原因是 。
4.如图3-7-18所示,打开水坝的闸门时,液体压强使坝底的水奔流而出,则决定坝底水的压强大小的因素是 ( )
A.水的体积 B.水的深度
C.坝的宽度 D.坝的高度
5.如图3-7-19所示,平静的湖中,下列哪处水的压强最小 ( )
A.a B.b
C.c D.d
6.如图3-7-20所示,两支相同的试管内盛有等质量的液体。甲管竖直放置,乙管倾斜放置,两管液面相平,比较两管中的液体对管底压强的大小:p甲 (填“>”“<”或“=”)p乙。
7.如图3-7-21所示,一只烧杯放在斜面上,若在烧杯内盛满水,水对杯底A、B两点的压强pA、pB的大小关系是 ( )
A.pA>pB B.pA=pB
C.pA
8.如图3-7-22所示,甲、乙、丙是三个质量和底面积均相同的容器,若容器中都装入等质量的水(水不溢出),三个容器底部受到水的压强 ( )
A.甲最大 B.乙最大
C.丙最大 D.一样大
9.某小组同学用水、盐水、两种不同形状的容器和指针式压强计(零刻度线在左侧)探究液体内部压强的规律。实验结果如图3-7-23所示,四个容器底面积的大小关系为SaA.四个压强计示数中有一个明显不符合事实
B.a、b、d中,容器底部受到液体压力大小关系为FaC.比较b、c,可得液体压强与液体深度有关
D.比较b、d,可得液体压强与液体密度有关
10.用隔板将玻璃容器均分为两部分,隔板上有一小孔用薄橡皮膜封闭(如图3-7-24所示)。下列问题中可以用该装置探究的是 ( )
①液体压强是否与液体的深度有关
②液体压强是否与液体的密度有关
③液体是否对容器的底部产生压强
④液体是否对容器的侧壁产生压强
A.①②③ B.①②④
C.②③④ D.①③④
11.小明跟着爸爸去游泳,站在齐胸深的水中,感觉呼吸略微有些困难,越往深处感觉越明显,由此激发了他研究水的压强特点的想法。
(1)图3-7-25甲是小明在底部和侧壁套有橡皮膜的玻璃管中倒入水后的实验现象,由此可以说明: 。
(2)下表是小明利用U形管压强计探究水的内部压强时的几组数据。
序号 深度/cm 橡皮膜朝向 压强计左右液面高度差/cm
1 5 朝上 4.9
2 5 朝下 4.9
3 5 朝侧面 4.9
4 10 朝侧面 9.7
5 15 朝侧面 14.6
根据表中的数据,请回答下列问题。
①比较前三组数据,可得出结论: 。
②比较序号为 的三组数据,可得出结论:在同种液体中,液体的压强随深度的增加而增大。
(3)早在1648年,物理学家帕斯卡曾做过一个著名的实验,如图乙所示,结果,他只用了几杯水,就把木桶撑破了。此实验不仅证明了液体的压强与液体的 有关,还由此说明了液体的压强与 无关。
答案
第7节 压强
第3课时 液体的压强
1.底部 侧壁 流动 深度
2.A
3.(1)越大 (2)相等 (3)深度
(4)高度差变大 (5)AB
(6)装置漏气
4.B
5.A 液体压强的公式是p=ρgh,其中h是指研究位置离自由液面的深度(即竖直距离)。因此,由图知,四个位置离自由水面的深度关系是ha6.>
7.A 若在烧杯内盛水,水面是水平的,A、B两点所处的深度:hA>hB,根据液体内部压强的特点,在同一种液体中,深度越大,压强越大,故pA>pB。
8.A 三个容器装入相同质量的水,因容器的底面积相等,所以,三个容器内水的深度关系为h甲>h乙>h丙,由液体内部压强特点可知,容器底部受到水的压强关系为p甲>p乙>p丙。
9.A 根据压强计指针顺时针偏转的角度越大表示液体压强越大,液体的深度越大,压强计指针顺时针偏转的角度就越大,当深度相同时,液体密度越大,压强越大,四个压强计示数中都正确。a、b、d中,a、b是同种液体,深度相同,压强相等,根据F=pS可知,a、b容器底部受到液体压力的关系Fa10.B ①在容器两侧倒入深度不同的同种液体,观察橡皮膜处产生的现象(是否凸出,向哪侧凸出),可以探究液体压强跟深度的关系。②在容器两边分别装入深度相同,密度不同的甲、乙两种液体,观察橡皮膜处产生的现象,可以探究液体压强是否与液体的密度有关。③橡皮膜没有处于容器的底部,所以该装置不能探究液体对容器底部是否有压强。④在此装置一侧倒入液体,如果橡皮膜凸出,则表明液体对容器的侧壁有压强;若不凸出,则表明液体对侧壁没有压强,故可以探究液体是否对容器的侧壁有压强。
11.(1)液体对容器侧壁和底部都有压强
(2)①同种液体,同一深度,液体向各个方向的压强相等 ②3、4、5
(3)深度 液体的质量
(1)图甲在底部和侧壁套有橡皮膜的玻璃管中倒入水后,我们看到底部和侧壁的橡皮膜都会凸起,由此可以说明:液体对容器侧壁和底部都有压强;(2)①比较序号为1、2、3的三组数据,橡皮膜的朝向不同,其他条件相同,可得出的结论是:同种液体,同一深度,液体向各个方向的压强相等;②比较序号为3、4、5的三组数据,液体的深度不同,其他条件相同,可得出的结论是:在同种液体中,液体的压强随深度的增加而增大;(3)物理学家帕斯卡只用了几杯水,就把木桶撑破了,此实验不仅证明了液体的压强与液体的深度有关,还由此说明了液体的压强与液体的质量无关。