/ 让教学更有效 精品学案 | 物理学科
【学习目标】
1. 能根据实验掌握压强的定义
2. 理解并掌握压强公式
3. 知道增大、减小压强的方法
4. 知道压强在生活中的应用
5. 能估测部分物体在地面的压强
【自主学习】
一、知识回顾:压力与重力的区别
从定义上看:压力实际上是弹力,是由于形变产生的。而重力是由于地球吸引。
从方向上来看:压力的方向是垂直于接受到压力的那个面。而重力则是竖直向下(垂直于当地水平面)。
从大小关系上看:压力的大小有时候等于重力大小,有时候不等于(仅仅是数值)。
二、探究影响压力用效果的因素
实验结果表明,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。在物理学中,物体所受压力的大小与受力面积之比叫做压强。如果用p表示压强、F表示压力、S表示物体的受力面积,那么有 。
压强在数值上等于物体单位面积所受的压力。压强越大,压力产生的效果越 。在国际单位制中,力的单位是牛,面积的单位是平方米,压强的单位则是牛每平方米,它有一个专用名称叫做 ,简称帕,符号是Pa(之后的练习压强都用这个单位)
实验原理图:(转换法突显的地方:把压力的作用效果用海绵(或者其他较软的物体,如细沙)的凹陷程度来体现)
(控制变量发突显的地方:当压力不变时,改变受力面积,图乙、丙所示;当受力面积不变时,改变压力大小,图甲、乙所示)
值得注意的是,还有以下实验情况,把一个柱体竖直切成两部分,发现海绵的凹陷程度一样,说明压力的作用效果和受力面积无关。这个说法是不对的,原因是没有控制压力大小相同(也可以用之后学习的公式来分析为什么凹陷程度不变)。
还有直接换一个接触面,压力的作用效果不一样了,问你压强还一样吗?实际上是一样的,因为压力大小和受力面积都没变。
实验结论:压力相同时,受力面积大,压力的作用效果不明显;
受力面积相同时,压力更大,压力的作用效果更明显。
三、怎样增大或减小压强
从公式上来看,我们可以控制压力不变,然后改变受力面积的方式来改变压强;或者控制受力面积不变,改变压力的大小来改变压强。当然也可以同时改变压力大小和受力面积来改变压强。
挂车能装的东西的总量是有一个极限的,要在这个极限范围内来改变压强,我们在实际生活中的侧重点在于给它加轮子,而不是减少所装的货物。故其是增大受力面积,从而达到减小压强的目的。
使用破窗锤的都是人类,所以力量上不会差的太多,我们发现侧重点把破窗锤做的比较尖,而不是把我们变成大力士。故其是通过减小受力面积来达到增大压强的目的。
要看是增大还是减小压强,主要还是得看物体的“特点”,最终作用效果是更加倾向于哪个,从而得出答案。
四、压强的估算(一般都是对地面的压强)
这部分主要是能估计出物体的质量(或者重力),从而得出压力的大小,接着估计一下受力面积,然后利用公式做计算(当然,能直接记住也是可以的)。
【例1】黄海海平面是中国高程系统唯一基准面,在青岛的黄海海滨矗立着一座“中华人民共和国水准零点”雕塑,标志着“高度从这里开始”,这座雕塑高6m,质量约为10t,它的四个支脚处在同一水平面上,每个支脚与地面的接触面积约为250cm2,它对地面的压强大约是( )
A.
B.
C.
D.
【例2】如图所示,将质量分布均匀的长方体置于水平桌面上,现分别按照图示的方法切去一半(阴影部分),则剩余部分对桌面压强最小的是( )
A. B. C. D.
【例3】如图是“探究影响压力作用效果的因素”实验,甲图所示,将小桌放在海绵上;乙图所示,在小桌上放一个砝码;丙图所示,把小桌翻过来,桌面朝下,并在它上面放一个砝码。
(1)比较______两图可知,当受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显;
(2)比较乙丙两图可知,当压力一定时,_____________,压力的作用效果越明显;
(3)小红想将图丁与乙图比较压力大小对压力的作用效果的影响,她能得出正确结论吗?
答:______,理由:________________________________________________________________。
【例4】小明同学利用A、B两物体、砝码、泡沫等器材探究“压力的作用效果与什么因素有关”的实验;如图1所示;
(1)实验中小明是通过观察_______________来比较压力作用效果的,这种研究方法是________________法;
(2)比较甲、乙两图所示实验,能够得到的结论是___________________________________;
(3)若要探究“压力的作用效果与受力面积大小的关系”,应通过比较图________所示实验;
(4)小华同学实验时将物体B沿竖直方向切成大小不同的两块,如图2所示;他发现它们对泡沫的压力作用效果相同,由此他得出的结论是:压力作用效果与受力面积无关;你认为他在探究过程中存在的问题是______________________;
(5)若甲图中A物体对泡沫的压强为p1,把甲图A下面的泡沫换成平木板时,A对木板的压强为p2,则p1______p2(大于/小于/等于)。
【例5】下图所示的方式中,是为了增大压强的是( )
A.菜刀磨得很锋利 B.铁轨铺在枕木上 C.滑雪板很宽大 D.书包带做得很宽
【例6】动物大多有各自的求生绝活,如图所示的“绝活”中,可以减小压强的是( )
A.野牛的角 B.骆驼的巨掌 C.啄木鸟的嘴 D.鹰的利爪
【例7】关于压强的概念以及公式,下列说法正确的是( )
A.八年级下册物理课本平方在桌面上的压强为0.1Pa B.1Pa的含义是作用在1m2的面积上的压力是1N
C.压强公式中的S表示接触面积,S越小,压强越大 D.压强公式中的F表示压力,和物体的重力可以等量代换
【例8】为了尽可能避免病毒的交叉感染,多地警方利用如图所示的测温巡逻机器人辅助日常巡逻,该机器人的质量为120kg。空载时它对水平地面的压强为1.5×105Pa,g取10N/kg。求:
(1)机器人所受的重力;(2)图中机器人空载时的车轮与地面的接触面积。
【例9】如图所示,新能源汽车具有低能耗、无污染、车型时尚、精致等优点。该车续航里程400km以上,空车质量1.8t。空车静止时与水平地面的总接触面积为1×103cm2。该车在一段平直路上用50s钟行驶了1000m。求:
(1)它在平直路上的平均速度;(2)空车时对地面的压强。
【课后巩固】
1.下列物理量最接近实际的是( )
A.教室的棚顶高度约为4.5m B.骑自行车的速度约为30m/s
C.一块橡皮的质量约为10kg D.人双脚站立时对水平地面的压强约为
2.关于压强、压力,下列说法正确的是( )
A.压强就是物体所受的压力 B.压力的方向总与重力的方向一致
C.物体对接触面的压力就是物体所受的重力 D.压强在数值上等于单位面积上受到的压力大小
3.下列对图中的情景解释正确的是( )
A.图甲:挖掘机的车轮装有履带是为了增大压强
B.图乙:破窗锤的锤头很尖是通过减小受力面积来减小压强
C.图丙:浴室铺防滑地砖是通过增大接触面粗糙程度来增大摩擦
D.图丁:自行车安装滚珠轴承是通过减小压力的方式来减小摩擦力
4.太极拳是国家级非物质文化遗产。一位太极拳爱好者在打拳过程中出现甲、乙所示的两种站姿,在保持这两种姿态静止时,他对地面的压力和压强分别为F甲和F乙、p甲和p乙,则下列关系正确的是( )
A.F甲>F乙,p甲>p乙
B.F甲>F乙,p甲<p乙
C.F甲=F乙,p甲>p乙
D.F甲=F乙,p甲<p乙
5.如图所示,一块长木板放在水平桌面上,在水平向左推力F作用下做匀速直线运动,直至木块右端与桌边对齐,在推木板的过程中,木板对桌面的压力F、压强p和摩擦力f的变化情况分析正确的是( )
A.F和p不变,f变大 B.F和f不变,p变大
C.F变小,p和f变大 D.F和f不变,p变小
6.如图所示,物体重50N,在力F作用下静止压在水平的墙壁上,F=300N,若物体与墙壁的接触面积为0.2m2,下列说法不正确的是( )
A.物体对墙壁的压力大小等于250N B.力F越大则物体对墙壁压力越大
C.物体对墙壁的压强为1500Pa D.物体受到的力全部消失,则物体保持静止
7.物体受到的重力为,手的压力为,请在图中横线上填写支持面受到的压力的大小。
(a) ;(b) ;(c) 。
8.一个半球形实心金属块,如图所示的两种放置方法,金属块对支持面的压力是F甲 F乙(填>、=、<),对支持面的压强是p甲 p乙。(填>、=、<)
9.如图所示,普氏野马属于国家重点保护动物。我国动物保护组织成员曾发现普氏野马饮水时(四蹄着地)在沙地上留下的一些足迹,深度达1.2cm。通过实验测得要使该沙地达到相同的深度,压强为,并由此估算出,一匹成年普氏野马的质量约为360kg。成年普氏野马对水平地面的压力约为 N,它的一个蹄印的面积大约为 m2。
10.如图所示,图钉尖的面积是,图钉帽的受力面积是,木板能承受的最大压强是Pa,手指至少要用 的力,图钉尖才能进入木板。图钉尖制作得很尖锐,是为了在压力一定时,通过减小受力面积来达到 的目的。
11.重10N边长为5cm的正方形磁铁吸附在铁板上,磁铁与铁板间的吸引为15N,把它按图甲那样竖直放置,磁铁对铁板的压力是 N;按图乙那样水平放置,磁铁(在上)对铁板的压力是 N;按图丙那样水平放置,磁铁(在下)对铁板的压力是 N。
12.如图所示,将8个完全相同的正方体物块,按甲、乙两种方式叠放在水平地面上,则甲乙两种方式中的物体对地面的压力之比为 ;物体对地面的压强之比为 。
13.如图所示,有一根粗细均匀的长木棒,斜放在墙角,画出木棒所受重力G、木棒对墙面的压力FA和地面对木棒的支持力FB的示意图。
14.如图所示,用力F把一木块压在竖直墙面上静止,请画出木块对墙面的压力的示意图。
15.如图所示,用细线将小球悬挂在竖直墙壁上,请画出小球对墙壁压力的示意图。
16.如图所示,一个物块沿斜面向上运动,请在图中画出此过程中物块对斜面的压力F和物块所受滑动摩擦力f的示意图。
17.如图不倒翁的重心在o点,请在图中画出不倒翁所受的重力和对地面的压力的示意图。
18.小明同学利用A、B两物体、海绵等器材探究“压力的作用效果与什么因素有关”的实验。如图所示。
(1)实验中小明是通过观察海绵 来比较压力的作用效果,下列实验中所用的研究方法与此相同的是 (填序号);
A.利用弹簧形变的程度来反映力的大小
B.研究滑动摩擦力与压力关系时控制接触面粗糙程度不变
C.研究阻力对物体运动的影响时,假设小车运动时不受力做出科学推理
(2)若要探究“压力的作用效果与受力面积大小的关系”,应选择 两图进行比较;
(3)甲、乙两图比较可以得到:受力面积一定时, 越大,压力的作用效果越明显。下列实例中,可用此结论解释的是 ;(填序号)
A.交通管理部门规定,货车每一车轴的平均承载质量不得超过10t
B.小小的蚊子能轻而易举地用口器把皮肤刺破
(4)小明同学在上述实验的基础上又将物体B沿竖直方向切成大小不同的两块,如图丁所示,取走左边小物块,此时物体B剩余部分对海绵的压强与丁图相比 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
19.万众瞩目的2022年世界杯在卡塔尔举办,由中国企业建造的卢塞尔体育场既是卡塔尔的国家名片,也是中国基建实力在海外的强大体现。如图是中国基建队的一辆质量为11t的流动式混凝土搅拌车,满载时可装入13t的混凝土,且已知轮胎与地面总接触面积为0.8m2,该车行驶过程中阻力是车总重的0.03倍,求:
(1)混泥土车的重力是多少?
(2)满载时的搅拌车静止在水平地面上,对地面的压强;
(3)满载时的搅拌车匀速行驶时,该车受到的牵引力。
1.如图所示,a、b为放在水平地面上的两个均匀圆柱体,已知底面积,高度,对地面的压强,圆柱体密度分别为和,对地面的压力分别和。则下列说法正确的是( )
A. B.
C., D.,
2.如图所示,薄壁轻质圆柱形容器甲和正方体乙置于水平地面上,容器足够商。容器甲底面积为,里面盛有深的水。正方体乙的质量为、边长。(1)求乙的密度;(2)求水对容器底部的压力;
(3)现将一个柱体A浸没在水后,甲容器对地面的压强P甲与正方体乙对水平地面压强相等,已知 ρA=2g/cm3。求柱体A的体积。
3.渝渝同学再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。
实验序号 材料 高度 /cm 底面积 /cm2 实验序号 材料 高度 /cm 底面积 /cm2 实验序号 材料 高度 /cm 底面积 /cm2
4 铁 20 10 1 铜 20 10 7 铜 10 10
5 铁 20 20 2 铜 20 20 8 铜 10 20
6 铁 20 30 3 铜 20 30 9 铜 10 30
表一(ρ铜=8.9×103 kg/m3) 表二(ρ铁=7.8×103 kg/m3) 表三(ρ铜=8.9×103 kg/m3)
(1)分析比较实验序号1、2、3(或4、5、6,或7、8、9)的数据及观察到的现象,可得出的初步结论是: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 (选填“有关”或“无关”);
(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: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,可得出的初步结论: ;
(4)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:实心圆柱体对水平沙面压力的作用效果与 有关。
(5)如图甲所示,一质地均匀的长方体砖块放在水平地面上。现将砖块切去一部分,剩余部分如图乙所示,此时砖块对地面的压强为2000Pa;将图乙中的砖块倒置后如图丙所示,此时砖块对地面的压强为3000Pa。则图甲中砖块对水平地面的压强为 Pa。
4.如图甲所示,底面积为100cm2、高为20cm的平底薄壁圆柱形容器和一个质量为150g、体积为50cm3的小球置于水平桌面上(容器厚度不计)。容器内盛某种液体时,容器和液体的总质量与液体的体积关系如图乙所示。求:
(1)容器的质量是多少?
(2)液体的密度是多少?
(3)容器内盛满这种液体后,再将小球轻轻地放入容器中,小球静止后,容器对桌面的压强是多少?(提示:小球放入液体中会下沉到容器底)
【课后评价】
这节课我给自己☆☆☆☆☆颗星。
【参考答案】
自主学习
二、探究影响压力用效果的因素: 明显 帕斯卡
【例1】B 【例2】D 【例3】(1)甲、乙;(2)受力面积越小;(3)不能 没有控制接触面的材料相同
【例4】(1)泡沫的凹陷程度 转换;(2)受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显;(3)甲、丙;
(4)没有控制受力面积相同;(5)等于
【例5】A 【例6】B 【例7】B 【例8】(1)1200N;(2)8×10-3m2 【例9】(1)20m/s;(2)1.8×105Pa
课后巩固
基础练习
1. D 2. D 3. C 4. C 5. D 6. C
7. a. 70 b. 20 c. 120
8. = >
9. 3600 0.01
10. 30 增大压强
11. 15 25 5
12. 5:3 10:9
13. 14. 15. 16. 17.
18. (1)凹陷程度 A ;(2)甲、丙;(3)压力 A ;(4)不变
19. (1)1.1×105 N;(2)3×105Pa;(3)7.2×104N
能力提升
1. B
2. (1)2×103kg/m3;(2)20N;(3)1×10-3m3
3. (1)无关;(2)1、4或2、5或3、6 ;(3):当圆柱体材料的密度相同时,材料高度越高,压力作用效果越明显;
(4)密度和高度;(5)2400
4. (1)100g;(2)1g/cm3;(3)2.2×103 Pa
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