(共46张PPT)
8.1 压强
一、生活中的压力现象:力的作用效果与面积的关系
用手指按压气球,气球会凹陷;用钉子钉木板,钉子能轻松进入木板;人站在雪地上,会留下深深的脚印,而穿上滑雪板后,脚印却变浅了…… 这些现象都与压力的作用效果有关。为什么同样的力作用在不同的物体上,或作用在物体的不同面积上,产生的效果会不同呢?本节课我们将学习压力、压强的概念,探究影响压强大小的因素,以及如何增大和减小压强。
二、压力:垂直作用在物体表面的力
(一)压力的定义
垂直作用在物体表面上的力叫做压力。压力是日常生活和生产中常见的力,例如:
放在水平桌面上的书本对桌面的力是压力,方向竖直向下。
人站在地面上,人对地面的力是压力,方向竖直向下。
用手推墙壁,手对墙壁的力是压力,方向垂直于墙壁指向墙内。
钉子钉入木板时,钉子对木板的力是压力,方向垂直于木板表面。
(二)压力的方向和作用点
方向:压力的方向总是垂直于物体的表面,并指向被压物体内部。需要注意的是,压力的方向不一定竖直向下,它取决于物体表面的方向。例如,斜面上的物体对斜面的压力方向垂直于斜面指向斜面内部,而不是竖直向下。
作用点:压力的作用点在被压物体的表面上。
(三)压力与重力的区别
压力和重力是两种不同的力,它们的区别如下:
力的类型
产生原因
方向
作用点
与物体质量的关系
重力
地球的吸引
竖直向下
物体的重心
与物体质量成正比(\( G = mg \))
压力
物体间的挤压
垂直于接触面指向被压物体
被压物体的表面
与物体质量无直接关系,取决于挤压程度
需要注意的是,在某些情况下,压力的大小可能等于重力的大小。例如,静止在水平桌面上的物体,对桌面的压力大小等于物体的重力大小(\( F = G \)),但这两个力的性质、方向和作用点都是不同的。在其他情况下,压力的大小可能与重力无关,例如用手推墙壁时,手对墙壁的压力与手的重力无关。
三、压强:描述压力作用效果的物理量
(一)压强的定义
压力的作用效果不仅与压力的大小有关,还与受力面积的大小有关。为了描述压力的作用效果,我们引入压强的概念:物体所受压力的大小与受力面积之比叫做压强。压强越大,表示压力的作用效果越明显;压强越小,表示压力的作用效果越不明显。
(二)压强的计算公式
答案:砖对地面的压力是 30 N,竖放时的压强是 6000 Pa。
五、增大和减小压强的方法
根据压强公式\( p=\frac{F}{S} \),我们可以通过改变压力或受力面积来增大或减小压强。
(一)增大压强的方法
增大压力:在受力面积一定时,增大压力可以增大压强。例如:
用力钉钉子,增大对钉子的压力,钉子更容易钉入木板。
压路机的碾子质量很大,通过增大压力来增大对路面的压强,使路面压实。
减小受力面积:在压力一定时,减小受力面积可以增大压强。例如:
钉子、针、刀刃等都做得很尖,通过减小受力面积来增大压强,便于刺入或切割物体。
啄木鸟的喙又尖又硬,减小了受力面积,增大了对树干的压强,便于啄开树皮捕捉害虫。
(二)减小压强的方法
减小压力:在受力面积一定时,减小压力可以减小压强。例如:
运输易碎物品时,要轻拿轻放,通过减小压力来减小对物品的压强,防止物品破碎。
书包里的书太多时,会感觉肩膀疼,减少书的数量(减小压力)可以减小书包对肩膀的压强。
增大受力面积:在压力一定时,增大受力面积可以减小压强。例如:
坦克装有宽大的履带,通过增大受力面积来减小对地面的压强,使坦克不会陷入泥土中。
滑雪者穿上宽大的滑雪板,增大了与雪地的接触面积,减小了对雪地的压强,便于在雪地上滑行。
书包带做得比较宽,增大了与肩膀的接触面积,减小了书包对肩膀的压强,减轻肩膀的疼痛感。
(三)生活中增大和减小压强的实例
增大压强的实例:
菜刀的刀刃很薄,减小受力面积增大压强,便于切割食物。
图钉的钉尖很尖,减小受力面积增大压强,便于钉入物体。
破窗锤的锤头很尖,减小受力面积增大压强,便于在紧急情况下击碎玻璃。
减小压强的实例:
火车轨道铺在枕木上,增大受力面积减小压强,保护铁轨和地面。
骆驼的脚掌很大,增大与沙漠的接触面积减小压强,便于在沙漠中行走。
挖掘机装有宽大的履带,增大受力面积减小压强,防止挖掘机陷入地面。
六、压强在生活和生产中的应用
(一)日常生活中的压强应用
厨房中的压强:
菜刀、剪刀、水果刀等刀具的刀刃都做得很薄,通过减小受力面积增大压强,方便切割食物。
高压锅通过增大锅内的气压,提高水的沸点,从而加快食物的煮熟速度,这里利用了气压与沸点的关系,但本质上也是压强的应用。
家居中的压强:
沙发和床垫做得比较柔软,人坐上去或躺上去时,受力面积增大,减小了对人体的压强,使人感觉更舒适。
地板砖和墙壁砖在铺设时,需要用水泥固定,水泥凝固后,地砖和墙砖对地面和墙壁的压强分布均匀,保证了装修的牢固性。
(二)生产劳动中的压强应用
建筑施工中的压强:
打桩机的重锤质量很大,通过增大压力来增大对地面的压强,将桩打入地下。
推土机的履带很宽,通过增大受力面积来减小对地面的压强,使推土机在松软的地面上也能行驶。
农业生产中的压强:
耕地用的犁铧做得很锋利,减小受力面积增大压强,便于翻耕土地。
拖拉机装有宽大的轮胎,增大受力面积减小压强,防止拖拉机在田地里陷住。
(三)交通中的压强应用
汽车中的压强:
汽车轮胎上有花纹,不仅是为了增大摩擦力,轮胎的宽度也较大,通过增大受力面积减小对路面的压强。
汽车的刹车片通过增大压力来增大摩擦力,同时刹车片与刹车盘的接触面积设计合理,保证了刹车时的压强适中,既能快速刹车又不会损坏零件。
铁路和航空中的压强:
火车轨道铺在枕木上,枕木铺在碎石上,通过多级增大受力面积,大大减小了火车对地面的压强,保护了铁路轨道和地面。
飞机的机翼设计成上凸下平的形状,飞行时机翼上下表面的气压不同,产生向上的升力,这里利用了流体压强与流速的关系,是压强在航空中的重要应用。
七、课堂实验:探究影响压强大小的因素
(一)实验目的
探究压力的作用效果与压力大小和受力面积的关系。
(二)实验器材
海绵块、砝码、小桌、不同面积的木板。
(三)实验步骤
将小桌腿朝下放在海绵块上,观察海绵块的凹陷程度,并记录。
在小桌上放一个砝码,观察海绵块的凹陷程度,并与步骤 1 进行比较。
在小桌上放两个砝码,观察海绵块的凹陷程度,并与步骤 2 进行比较。
保持小桌上放一个砝码,将小桌翻过来,桌面朝下放在海绵块上,观察海绵块的凹陷程度,并与步骤 2 进行比较。
在桌面朝下的小桌上放一个砝码,在桌面上方放置不同面积的木板,观察海绵块的凹陷程度变化。
(四)实验数据记录
实验步骤
压力大小(砝码数量)
受力面积(小桌状态)
海绵凹陷程度
1
0
桌腿朝下
较小
2
1
桌腿朝下
较大
3
2
桌腿朝下
更大
4
1
桌面朝下
较小
5
1
桌面 + 大木板
最小
(五)实验结论
在受力面积一定时,压力越大,海绵的凹陷程度越大(压强越大);在压力一定时,受力面积越大,海绵的凹陷程度越小(压强越小)。即压强的大小与压力成正比,与受力面积成反比。
八、课堂小结
压力:垂直作用在物体表面上的力,方向垂直于接触面指向被压物体,作用点在被压物体的表面。
压强:物体所受压力的大小与受力面积之比,是描述压力作用效果的物理量。
压强公式和单位:公式\( p=\frac{F}{S} \),单位是帕斯卡(Pa),1 Pa = 1 N/m 。
影响压强的因素:与压力大小成正比,与受力面积成反比。
增大和减小压强的方法: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。
九、课堂练习
下列关于压力和压强的说法,正确的是( )
A. 压力的方向总是竖直向下的 B. 压强是表示压力作用效果的物理量
C. 物体的重力越大,产生的压强越大 D. 受力面积越大,产生的压强越大
一个物体对支撑面的压力是 100 N,受力面积是 0.5 m ,物体对支撑面的压强是______Pa。
质量为 50 kg 的人站在水平地面上,双脚与地面的接触面积是 0.05 m ,人对地面的压力是______N,压强是______Pa。(\( g = 10 N/kg \))
为什么坦克要用宽大的履带而不用轮子?为什么钉子的钉尖要做得很尖?
十、课后作业
完成课本上的相关练习题。
观察生活中 5 个增大压强和 5 个减小压强的实例,分别说明它们是通过什么方法来增大或减小压强的。
用一个体重秤和一张纸,测量自己站立、行走和单脚站立时对地面的压强,并比较这些压强的大小关系。
查阅资料,了解动物在长期进化过程中,为了适应环境,在
2024沪粤版物理八年级下册
8.1 压 强
第八章 压强
授课教师: . 班 级: . 时 间: .
通过实验探究压力的作用效果与哪些因素有关。(重点)
02
知道什么是压力,会画压力示意图,知道压力和重力的区别。(重点)
01
掌握压强的概念,能用压强公式进行简单计算。(难点)
03
知道增大和减小压强的方法。(重点)
04
(1)为什么大型载重卡车要安装许多车轮?
(2)为什么小小的图钉要把它的一端做得很尖?
导入新课
为什么钉子数量变少了,反而可以扎破轮胎?
观察与思考
这些力的共同特点是什么?对受力物体会产生什么效果?
F
一、压力
定义:垂直作用在物体表面上的力叫做压力
作用效果:使受压物体发生形变
压力的方向:垂直于接触面指向被压物体
作用点:在被压物体表面上
墨水垂直压在桌面上的力
木块垂直压在传送带上的力
图钉垂直压在墙面上的力
压力
一、压力
压力等于重力吗?
F压 = G
F压 ≠ G
F压与G 无关
G
G
G
压力可以由重力产生,也可以由其他力产生。
只有当物体放在水平面时,物体对水平面的压力在数值上等于重力,即
F压 = G
一、压力
F压
F压
F压
【例题】下图中的砖重20N,求出下列各种情况下的平面所受的压力。
F=30N
F=20N
F=30N
F=40N
F1=50N
F2=0N
F3=30N
F4=20N
一、压力
两个手指的感受有什么不同?
稍加力后这种感觉有何变化?
气球的凹陷有什么不同?
稍加力有何变化?
做一做:
粗
细
受力面积大
受力面积小
二、探究压力的作用效果
【实验】探究压力的作用效果
提出问题:
压力的作用效果跟哪些因素有关?
压力的作用效果可能与压力大小有关。
压力的作用效果可能与受力面积大小有关。
猜想:
二、探究压力的作用效果
当一个物理量被猜测与多个因素有关,应该用什么方法去研究?
控制变量法
设计实验:
选用什么作为实验器材能更好地体现压力的作用效果?
转换法
说一说你的实验方案?展示你的实验表格。
二、探究压力的作用效果
进行实验:
其中的一个设计方案:
(1)将小方桌放在沙盆里,观测桌脚陷入沙中的深度;
(2)在小方桌上放上砖块,观测桌脚陷入沙中的深度;
(3)将小方桌翻过来放在沙盘里,放上同样的砖块,观测桌面陷入沙中的深度。
二、探究压力的作用效果
实验序号 压力 受力面积 压力作用效果
(1)
(2)
(3)
实验记录:
二、探究压力的作用效果
实验结论:
当受力面积相同时,_______越大,压力的作用效果越明显;
当压力相同时,___________越小,压力的作用效果越明显。
压力
受力面积
交流与评估:
说一说你在实验过程中遇到的问题。
二、探究压力的作用效果
压 强
增大或减小压强
怎样比较压力的作用效果?
A
B
A物体对地面的压力是10N,与地面的接触面积是5m2。
B物体对地面的压力是9N,与地面的接触面积是3m2。
三、压强
压力的
作用效果
相同受力面积,比较压力大小
相同压力,比较受力面积大小
比较
求比值
定义
压强
压力
受力面积
反映
压强:物理学中,把物体表面受到的压力与受力面积之比叫做压强(pressure)。
压强——表示压力作用效果的物理量。
三、压强
压强 =
压力
受力面积
你能写出压强的公式吗?
p =
S
F
牛顿(N)
平方米(m2)
N/m2
压强的单位:N/m2。读作:牛每平方米,专用名称叫帕斯卡(pascal),简称帕,符号为Pa。
帕斯卡
1 Pa = 1 N / m2
“1帕”的含义:1m2的面积上受到的压力是1N。
三、压强
一张报纸平放时对桌面产生的压强约为 0.5 Pa
推土机的履带对地面产生的压强约为 3×104 Pa
切割钢板的“水刀”可对切割表面产生的高达1×109 Pa
常识小数据
芭蕾舞演员单脚立起时,足尖对地面产生的压强可达3×104 Pa
三、压强
【课本例题】我国云南省有一种野牛,被当地人称为“白袜子”,属国家重点保护动物。经动物保护组织测量,这种成年野牛每只脚掌的面积大约为0.025m2,它在水平沙地上站立时留下脚印的深度是1.8cm。实验表明,使沙地达到相同深度的压强为 1.5×105Pa。假设野牛四只脚掌的面积相等,它对沙地的压力 F 为多少?它的质量 m 为多少? (g 取10N/kg ) 。
三、压强
解:野牛脚掌的总面积:S=4×0.025m2=0.1m2
由压强公式 可得野牛对沙地的压力:
0.1m2=1.5
野牛对沙地的压力等于它的重力,即F=G=mg,
野牛的的质量:
小小的蚊子能轻易地用口器把皮肤刺破,重重的骆驼却不会陷入沙中,结合我们学过的知识,你能解释这种现象吗?
四、增大或减小压强
讨论:生活中,我们需要根据情况增大或减小压强。下面哪些有利于增大压强,哪些有利于减小压强?
雪橇有很大的面积
刀刃越薄越锋利
钉子前端很尖锐
月球探测车的轮子很宽大
四、增大或减小压强
p =
F
S
压力F 一定时,减小受力面积S
增大压强有哪些方法呢?
四、增大或减小压强
受力面积S 一定时,增大压力F
p =
F
S
四、增大或减小压强
p =
F
S
减小受力面积S,
增大压力F
木桩底部削尖并加大力气更容易打入地里
四、增大或减小压强
压力F 一定时,增大受力面积S
p =
F
S
减小压强有哪些方法呢?
四、增大或减小压强
p =
F
S
受力面积S 一定时,减小压力F
四、增大或减小压强
p =
F
S
增大受力面积S,
减小压力F
高层建筑地基宽厚,且用空心砖代替实心砖
四、增大或减小压强
为什么我们会觉得坐软沙发比坐硬板凳要舒服呢?
那是因为沙发受力形变后,与人体的接触面积大;板凳不怎么形变,与人体的接触面积小。根据压强的知识可知,沙发对人体的压强较小,所以人感觉舒服。
四、增大或减小压强
1星题 知识过关
压力
1.判断下列关于压力的说法是否正确。
(1)压力就是重力。( )
×
(2)物体受到压力时都会发生形变。( )
√
(3)压力的方向总是竖直向下。( )
×
(4)压力的作用点在被压物体上。( )
√
2.【多角度整合】如图所示,物体受到的重力均为 ,手
施加的力均为 ,请分别判断支持面受到的压力的大小。
(1)____ ;
20
(2)____ ;
20
(3)____ ;
30
(4)____ ;
10
(5)____ 。
10
3.[立德树人·五育并举][2024·宜昌模拟] 滑雪是冬奥会比
赛项目之一,如图所示是一名滑雪运动员沿斜面加速下滑时
的简化图,其中 点为运动员的重心。请在图中画出运动员
受到的重力和滑雪板对雪面压力 的示意图。
(第3题)
解:如图所示。
探究压力的作用效果
(第4题)
4. 如图所示,用手指稍微用力压
铅笔两端,笔尖一端的手指疼痛感明显,这
说明压力的作用效果与__________有关;增
加用力,手指感觉比原来更疼,这说明压力
的作用效果与__________有关。
受力面积
压力大小
5.[2024·黄山期末改编] 小陌同学探究“压力的作用效果与什
么因素有关”。
【实验思路】
(1)小陌是根据________________来比较压力的作用效果的。
海绵的凹陷程度
(2)如图所示是小陌同学利用小桌、海绵、砝码等器材进行实验。
(3)通过比较图____和图____的实验,探究压力的作用效果跟
压力大小的关系,这里用到的实验方法是____________。
甲
乙
控制变量法
【实验结论】
(4)比较图乙、丙的实验得到结论:在压力相同时,________
______,压力的作用效果越明显。
受力面积越小
压强
6.下列关于压强的说法不正确的是( )
B
A.压强反映的是压力的作用效果
B.物体所受压力越大,压强越大
C.任何物体所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
D.公式 说明,当压力一定时,压强与受力面积成反比
7.暑假期间,小点和小训到海边旅游,他们在沙滩上散步,
留下了深浅相同、大小不同的脚印(如图),他们对沙滩的压
强___(填“ ”“”或“ ”) 。
8.[2024·淮北期末改编] 如图,如果扁担对肩
膀的压强为 ,其物理意义是
_______________________________________。
肩膀每平方米受到扁担的压力是
9.动物园里一头重 的大象,它每只脚掌面积为
,当它站在地面不动时,对水平地面的压强是
__________ 。
2星题 情景应用
10.如图所示,左手平压气球,右手食指顶
住气球,气球静止。左手对气球的压力
______(填“小于”“等于”或“大于”)右手食指
对气球的压力。气球右侧形变较大,说明
压力的作用效果和__________有关。
等于
受力面积
11.[2024·滁州月考改编] 如图所示,将放置在水平桌面上的
物体向右推,直到完全在桌面上为止,在此过程中, 对桌
面的压力______, 对桌面的压强______。(均填“变大”“变
小”或“不变”)
不变
变小
12.如图所示,重 的长方体物块甲放在水平桌面上,另
一重 的长方体物块乙放在物块甲上。下列说法正确的是
( )
D
A.物块乙受到的合力为
B.物块乙对物块甲的压力为
C.桌面受到物块甲的压力为
D.桌面对物块甲的支持力为
13.[2024·合肥期末] 一名普通中学生双脚站立在水平
地面上时(如图),对地面的压强约为( )
C
A. B.
C. D.
14.[立德树人·传统文化][2024·芜湖月考] 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如图甲、乙所示的两种
C
A., B.,
C., D.,
站姿,在保持这两种姿态静止时,他对水平地面的压力分别
为和,他对水平地面的压强分别为和 ,则下列
关系正确的是( )
受力面积S 一定时,增大压力F
压力F 一定时,
减小受力面积 S
增大压力F,
减小受力面积S
p =
S
F
压力F 一定时,
增大受力面积 S
受力面积S 一定时,减小压力F
增大受力面积S,减小压力F
p =
S
F
谢谢观看!