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第1节 压强
第九章 压强
导入
一个物体放置在水平桌面上,该物体对桌面的压力会产生什么作用效果?
使桌面发生形变。
压力作用的效果一定跟重力有关吗?
不一定
导入
小吕沿水平方向用力推物块,物块对墙面的压力的作用效果跟物块的重力有关吗?
物体被按压在竖直墙面上时,物块对墙面的压力垂直于竖直墙面,物块所受到的重力方向竖直向下,所以压力跟重力相互垂直,物块对墙面的压力的作用效果跟物块的重力无关。
导入
压力大小一定等于重力大小吗?
不一定
(1)若物体放在水平桌面上时,则物体对桌面的压力F=物体的重力G,并且两个力的方向相同。
导入
(2)若物体放在斜面上时,物体对斜面的压力大小不等于物体的重力,并且两个力的方向不同。
导入
重力与压力的区别:
产生原因 性质 施力物体 方向 作用点
压力 两个相互接触的物体间,由于挤压形变而产生的力。 弹力 接触的物体 垂直于受力面指向被压物体 受力面中心
重力 由于地球吸引而使物体受到的力。 引力 地球 竖直向下 物体重心
导入
小试牛刀:
1.在下列各图中,能正确表示物体对支撑面压力的是( )
D
导入
2.如图所示,一块砖重15N,用10N的推力把砖压在竖直的墙壁上静止,则墙受到的压力是______N。
10
导入
3.如图所示,物体静止在斜面上,用力的示意图表示出物体对斜面的压力。
一、压强
茫茫白雪中的两个人对雪地的压力是差不多的,但一个陷下去了,而另一个却没有,看来压力作用的效果并不只跟压力有关。
请你想一想,还可能跟什么因素有关?
一、压强
蚊子的口器对皮肤的压力虽然不大,但由于口器十分尖锐,因而能轻易刺穿皮肤;骆驼虽重,但脚掌面积很大,因而不会深陷沙中。
一、压强
压力对物体作用的效果不仅跟压力的大小有关,还跟什么有关?
受力面积
一、压强
实验:探究影响压力作用效果的因素
(1)如何体现压力作用的效果?
(2)如何改变压力的大小和受力面积的大小?
(3)设计和进行实验时要控制哪些变量?
一、压强
甲图把小桌放在海绵上;乙图在桌面上放一个砝码;丙图把小桌翻过来,桌面朝下,并在其上放一个砝码。
注意观察三次实验时海绵被压下的深浅。
一、压强
甲图和乙图相比,哪个因素相同、哪个因素不同?压力作用效果有什么区别?得到什么结论?
受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显。
乙图和丙图相比,哪个因素相同、哪个因素不同?压力作用效果有什么区别?得到什么结论?
压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
一、压强
该实验用了什么研究方法?
转换法和控制变量法
通过观察什么现象,从而比较压力的作用效果?
海绵被压下的深浅(凹陷程度)【转换法】
一、压强
小试牛刀:
小吕同学利用洗手间的肥皂及海绵探究“压力的作用效果与哪些因素有关”,
实验探究过程如图所示。
(1)小吕通过观察海绵的 来比较压力的作用效果。
(2)分析比较甲、乙两图中的实验现象,可以得到的结论:
(3)图乙和图丙探究的问题是:
(4)小吕将乙图的肥皂沿竖直方向切成大小不同的两块,发现无论是大块还是小块肥皂对海绵的作用效果与之前一样,他经过分析和论证得到的结论是:压力的作用效果与受力面积无关。你认为小吕的方法是:____________(选填“正确”或“错误”),理由是:
凹陷程度(或压痕深浅)
当压力大小相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
当受力面积相同时,压力作用效果与压力大小的关系。
错误
小吕同时改变了受力面积和压力大小,而没有控制压力大小不变。
一、压强
压力作用的效果不仅跟压力的大小有关,而且跟受力面积有关。
要比较压力作用效果,就应取相同的受力面积。
在物理学中,物体所受压力的大小和受力面积之比叫做压强。
(比值定义法)
压强的物理意义:压力的作用效果大小。
一、压强
用p表示压强、F表示压力、S表示物体的受力面积;
公式:p = (适用于固体、液体和气体的压强)
压强在数值上等于物体单位受力面积所受压力大小。
注意:“受力面积”指施加压力的物体与受压力的物体互相接触并挤压的面积。
一、压强
国际单位制中,压强的单位是牛每平方米(N/m2);专用名称叫做帕斯卡,简称帕,符号是Pa。
压强估测:
报纸平放时对桌子的压强约1Pa;成人站立时对地面的压强约为1.5×104Pa。
一、压强
例题:图中质量为1×104g的物体A静止在水平地面,与地面接触面积为0.2m2,求A所受重力和A对地面的压强(g=10N/kg)。
一、压强
固体压强计算思路:
①确认压力F,如水平放置的物体,则F=G。
②确认受力面积S,要注意两物体接触并受力的部分。
③根据公式p = ,求出压强。
一、压强
小试牛刀:
1.关于压力和压强的说法,正确的是( )
A.单位面积上受到的压力越大,压强越大
B.受力面积越大,压强越小
C.重力越大,压力越大
D.压力越小,压强越小
A
一、压强
2.一本义务教育八年级下册物理教科书,将它平放在水平桌面的中央,它与桌面的接触面积大约为500cm2,静止时它对桌面的压强约为( )
A.5Pa
B.50Pa
C.200Pa
D.500Pa
B
一、压强
3.在探究压强与哪些因素有关时,小吕猜想“压强可能与压力和接触面积有关”,为验证“压强是否与接触面积有关”,小吕采用如图甲和图乙两种方法静止地挤压在两手指间来进行实验,下列说法不正确的是( )
A.图甲与图乙中铅笔都受到了平衡力的作用
B.图甲的方法合理,图乙的方法不合理
C.图甲、图乙的方法都合理
D.用图甲的方法还能研究压强与压力的关系
C
一、压强
4.如下图所示的长方体,底面积为1m2,放在水平桌面上,重力为8×104N,它对桌面的压力是_________N,对桌面的压强是_________Pa;
若沿图1所示的虚线去掉一半,其余部分不动,这时它对桌面的压力将_________(选填“变大”、“变小”或“不变”),压强将_________(选填“变大”、“变小”或“不变”);
如果沿图2所示的虚线去掉一半,其余部分不动,这时它对桌面的压力将_________(选填“变大”、“变小”或“不变”),压强将_________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
8×104
8×104
变小
变小
变小
不变
一、压强
5.如图甲所示,边长为3m、总质量为18kg的实心均匀正方体放在水平桌面上,从距左侧边长的处(虚线处)将其沿竖直方向截成A、B两块长方体。再将B长方体平放在A的上表面(A上表面完全覆盖,如图乙),B对A的上表面压强为 。(g=10N/kg)
10Pa
一、压强
6.如图所示,用50N的水平推力将重力为20N的物体A压在竖直墙壁上,物体A与墙的接触面积为100cm2,则物体对墙的压强为多少?
一、压强
拓展:对于放置在水平桌子上的质量分布均匀的实心直柱体
(如圆柱体、棱柱体、正方体、长方体等),物体对桌面的压强,可用推论p=ρ物gh求解。
一、压强
小试牛刀:
如图所示,密度相同的A、B、C三个实心规则柱体,它们对水平桌面产生的压强分别为pA、pB、pC,则( )
A.pA最大
B.pB最大
C.pC最大
D.三者一样大
A
二、怎样减小或增大压强
推土机的推土铲刀、篆(zhuàn)刻刀的刀口做得很锋利,破窗锤的敲击端做成锥状,这些是通过减小受力面积来增大压强的;
铁轨下面铺放枕木,推土机用宽大履带来支撑,这些是通过增大受力面积来减小压强的。
二、怎样减小或增大压强
总结:增大压强,可以增大压力或减小受力面积;
减小压强,可以减小压力或增大受力面积。
根据以上的事例和生活经验,请你分析并总结出减小或增大压强的方法。
(1)根据p = 可知,在压力不变时,可通过增大受力面积来减小压强或减小受力面积来增大压强。
(2)根据p = 可知,在受力面积一定时,可通过增大压力来增大压强或减小压力来减小压强。
二、怎样减小或增大压强
结合生活,想想还有什么事例是通过改变压力或受力面积来减少或增大压强的?
(1)在田间耕作时,拖拉机用宽大轮胎来支撑,减小它对地面的压强,从而不会陷进土里。
二、怎样减小或增大压强
(2)菜刀刀刃很薄,增大了刀刃对菜的压强,能更好地切菜。
二、怎样减小或增大压强
(3)图钉尖做得很细,增大了图钉尖对墙的压强,能更好把图钉按进墙里。
二、怎样减小或增大压强
(4)书包带加宽,减小书包对肩膀的压强,使背起来更加舒服。
二、怎样减小或增大压强
(5)任何物体所能承受的压强都有一定限度,超过这个限度,物体就会被损坏;如货车超载,容易把公路的路面压坏。
限定每一车轴平均承载质量的压力来控制货车对路面压强的大小。
二、怎样减小或增大压强
小试牛刀:
下列实例中,属于减小压强的是( )
A.安全锤的敲击端做成锥状
B.盲人道由凸起的棱和圆点组成
C.滑雪时穿上宽大的滑雪板
D.斧头用过一段时间需要磨一磨
C
总结