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核心素养
科学观念:知道压力的概念;会用力的示意图来表示压力;了解压力作用效果与压力大小和受力面积大小的关系;知道压强的物理含义、单位和公式及简单计算。知识改变压强大小的方法,利用压强知识解释生活中相关的现象;了解改变压强的方法在生活中的应用。
科学思维:运用类比方法建立压强的概念;运用控制变量法探究影响压力作用效果的因素,并建立压强的概念。运用压强知识解释生活中相关的现象;能对具体问题作出分析和判断。
探究实践:利用控制变量法探究压力的作用效果与哪些因素有关,引导学生经历科学探究的完整过程,培养学生的观察能力、动手能力和分析能力。
态度责任:联系生活实际,运用科学知识解决实际问题。
【课前预习】
一 影响压力作用效果的因素
1.影响压力作用效果的因素
(1) 。
(2) 。
[注意]压力与重力的区别
名称 产生原因 方向 大小 作用点
重力 地球的吸引 竖直向下 G=mg 重心
压力 物体接触且有挤压 垂直于受力面,指向受力物体 由施力物体决定 在被压物体的受力面上
[注意]物体自由静止在水平面上时,水平面受到的压力大小等于物体所受的重力。物体自由静止在非水平面上时,该面受到的压力大小小于物体所受的重力。
2.“探究压力的作用效果”的实验如下图所示。
(1)甲、乙、丙实验中,根据 来比较压力的作用效果,这是 法的应用。
(2)通过甲、乙实验能够得到的结论是 ;再比较乙、丙实验,可得出结论: 。上述实验过程采用了 法。
(3)由乙、丙实验可知,压力的作用效果与受力面积大小的关系。请举出生活中应用此知识的一个实例: 。
二 压强
1.定义:物体 受到的压力叫压强。
2.物理意义:压强用于定量描述压力的作用效果。
3.公式:压强= (用字母表示为p= )。计算时,注意单位要统一。
4.单位:帕斯卡(Pa),1 Pa=1 N/m2。
三 增大或减小压强的方法
1.增大压强的方法
(1)压力不变时,减小 。例如:切蛋器上装有细钢丝。
(2)受力面积不变时,增大 。例如:把铁块挤压成零件要用较大的力。
(3)增大 的同时减小 。例如:钉钉子时,要用较大的力,另一方面要将钉子做得更尖细一些。
2.减小压强的方法
(1)压力不变时,增大 。例如:坦克装有宽宽的履带;火车轨道上铺设轨枕等。
(2)受力面积不变时,减小 。例如:易损的货物(如玻璃)不能摞得太高。
(3)增大 的同时减小 。例如:为了使路面不被损坏,对载货车辆限重,且该类汽车轮胎数较多。
【课中研学】
1、压力
(1)定义:由于挤压而垂直作用在物体表面上的力。
(2)三要素
①作用点:受力物体表面
②方向:垂直于受力面并指向被压物体
③大小:与物体间的挤压程度有关(当物体放在水平面上时,F压=G)
思考与讨论:分析木块受到的重力和它对接触面的压力,比较了两者的大小关系。
(3)压力和重力的比较
人在沙滩上行走,会在沙滩上留下脚印。这就是说,压力会使物体的表面产生凹陷的效果。尽管在许多情况下,物体表面的凹陷很小,肉眼看不出来,但它却是存在的。
对于相同的支撑面,压力产生的效果跟哪些因素有关呢?
探索活动
1.按图甲、乙、丙进行实验,观察并比较各次实验中海绵的凹陷程度。
2.小凳子对海绵的压力,小凳子与海绵的接触面积(即受力面积),是两个需要考虑的因素。
3. 图甲和图乙相比。
①受力面积相同、压力的大小不同;
②压力作用的效果各有什么区别? 。
③可以得出什么结论? 。
4. 图乙和图丙相比。
①压力的大小相同、受力面积不同;
②压力作用的效果各有什么区别? 。
③可以得出什么结论? 。
2、影响压力作用效果的因素
压力作用的效果不仅跟压力的大小有关,还跟压力的受力面积有关。
(1)当受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显;
(2)当压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
3、压强
(1)定义
物体所受的压力的大小与受力面积之比叫作压强,符号为 p。
(2)定义式:压强=压力/受力面积(p=F/S)
(3)物理意义:压强是表示压力的作用效果的物理量。
思考与讨论:一个小孩在结冰的河面上玩耍,突然发现脚下的冰层即将破裂。此时,他应采取怎样的措施,使自己最大可能安全地离开那里?
(4)单位
在国际单位制中,压强的单位为帕斯卡,简称帕,符号为Pa,它是以法国科学家帕斯卡的名字命名的。(1Pa=1N/m )
①1Pa的含义:表示物体在1m 面积上受到的压力是1N。
②帕斯卡是一个很小的单位,较大的压强单位是千帕,符号为 kPa。(1kPa=1000Pa)
【例题】质量为 60kg 的人,每只脚接触地面的面积是196cm 。当他双脚落地站在地面上时,脚对地面的压强为多大?
任何物体能承受的压强都有一个限度,超过这个限度,物体就会遭到损坏。各种材料所能承受的最大压强值可以从一些专门的手册中查找到,它是建筑设计师设计建筑物时必须考虑的一个因素。
一、增大或减小压强的方法
思考与讨论:分析压强的公式 p=F/S,思考增大或减小压强的方法。
根据压强的公式,要增大压强,可以增大压力,或者减小受力面积;要减小压强,可以减小压力,或者增大受力面积。
思考与讨论:如图所示的各事例中,哪些地方要增大压强?哪些地方要减小压强?它们分别是用什么方法来增大或减小压强的?
思考与讨论:动物的进化会使它们的身体结构和功能更适应环境。骆驼的趾长得特别宽大,而啄木鸟的喙长得又尖又长。这样的身体结构对骆驼和啄木鸟的生活各有什么好处呢?
1、增大压强
(1)方法:要增大压强,可以增大压力,或者减小受力面积。
(2)实例:篆刻刀的刀口做得很锋利、切蛋器上装有细钢丝、老虎尖锐的牙齿、磨刀不误砍柴工。
2、减小压强
(1)方法:要减小压强,可以减小压力,或者增大受力面积。
(2)实例:坐沙发感觉舒服、书包带做得宽大、螺母下方放垫片、载重汽车有很多车轮。
二、压强计算
【例1】一个图钉帽的面积是0.8cm ,图钉尖的面积是5×10-4cm ,手指对图钉帽的压力是20N,手指对图钉帽的压强和图钉尖对墙的压强各是多少?
【例2】一辆履带拖拉机水平停放在农田里,它的质量是1920kg,每条履带接地的长度是1260mm,履带的宽度是280mm。这辆履带拖拉机对地面的压强是多少?g取 10N/kg。
【例3】5G智能机器人安装有超声波雾化器自动喷枪,工作时,将消毒液均匀雾化到空气中进行消毒。下表为智能机器人的部分参数,其中额定雾化量是指雾化器工作1小时能够雾化消毒液的体积,g取10N/kg,求:
(1)机器人未装消毒液且静止时,对水平地面的压强;
(2)机器人在消毒一段时间后,对水平地面的压强减小了 2×10 帕,该过程所消耗消毒液的质量。
【课堂总结】
【课堂练习】
1.如图所示,质地均匀、粗细相同的实心圆柱A、B放在水平地面上,已知它们的密度之比 对地面的压强之比pA:pB=1:3,则( )
A.它们的高度之比
B.它们的受力面积之比
C.它们对地面的压力之比
D.它们的质量之比
2.如图所示,在“探究影响压力作用效果的因素”的实验中,下列说法中,正确的是 ( )
A.甲、乙两个实验,说明压力作用的效果与压力的大小有关
B.甲、乙两个实验中,小桌对海绵压力的大小相等
C.图甲中小桌对海绵的压力的作用效果比图乙中弱
D.为了探究压力的大小与其作用效果的关系,可以将图乙中的砝码取下来,并将看到的实验现象和图甲中的进行对比
3.(2025八上·镇海区期末)如图,实心正方体A、B的材质与表面粗糙程度相同,且mA:mB=1:8,A、B叠放于水平地面,在水平推力F的作用下一起向右匀速直线运动,甲、乙两种情况对地面的压强 = ,水平推力 = 。
4.在“探究压强与哪些因素有关”的实验中,小明利用如图甲所示所提供的器材(小桌、海绵、砝码、木板)设计了图乙中a、b两个实验。
(1)通过比较小桌在海绵表面的 反映小桌对海绵压强的大小。
(2)从a、b两个实验可以得出结论: 。
(3)此后小明把小桌放到一块木板上,发现小桌对木板压痕的深浅比实验a中对海绵的压痕深浅小,如实验c所示。比较实验a、c,能否得出“压力一定时,受力面积越小,压强越小”的结论 为什么 ,
5.(2025八上·金华月考)如图所示,质量为48千克的小柯骑着一辆自行车在平直公路上.匀速运动600米,所用时间为2分钟.假设自行车在行驶过程中受到的阻力为人和车总重的1/12。(g取10牛/千克)
(1)求自行车行驶的速度。
(2)若自行车的质量为12千克,车胎与地面的总接触面积为40厘米2。则该同学骑车时自行车对地面的压强为多少
(3)求自行车受到的水平牵引力。
【课后练习】
1. 踩高跷是我国的传统民俗活动,小红双脚立定,不踩高跷在水泥地上时对地面的压强为p甲;踩在高跷上,鞋不接触地,在干土地上时对地面的压强为 p乙,在湿泥地上时对地面的压强为 p丙,三次与地面的接触面积和痕迹深浅对比依次如图甲、乙、丙所示,三次地面均为水平,则 ( )
A.p甲>p丙> p乙 B.p乙=p丙>p甲
C.p甲> p乙=p丙 D.p丙>p乙>p甲
2.(2025八上·宁波月考)如图所示,在“探究影响压力作用效果的因素”实验中,下列说法正确的是( )
A.实验中,通过比较压下海绵的深浅比较压力的作用效果,运用的是控制变量法
B.乙图中小桌对海绵压力作用的效果比甲图中的明显
C.该实验说明压力作用的效果跟受力面积的大小有关
D.为了完成整个实验,可以将乙图中的砝码取下来,将观察到的现象和甲图中的对比
3.(2025八上·瑞安月考)现有6个相同的正立方体金属块,分别以图中甲、乙两种方式放置在水平地面上,下列有关的说法正确的是( )
A.甲金属块对水平地面的压力比乙大
B.甲金属块对水平地面的压力比乙小
C.甲金属块对水平地面的压强比乙大
D.甲金属块对水平地面的压强比乙小
(3题图) (4题图)
4.(2025八上·慈溪月考)如图,质量分布均匀的长方体重物A、B,密度分别为ρA和ρB,底面积分别为SA和SB, 且 将它们放在水平地面上,它们对地面的压强相等。现水平割去上半部分(如图中虚线所示),剩余部分对地面的压强分别为pA和pB,对地面的压力分别为FA和FB,下列物理量大小比较的关系正确的是 ( )
A.FB
B.pA
C.ρA>ρB
D.切割前后A、B对地面的压强均不变
5.如图所示,把A、B叠放在水平桌面上。已知A 受到的重力为GA,底面积为 SA,B 受到的重力为GB,底面积为SB。下列说法中,正确的是 ( )
A.A对B 的支持力等于A 受到的重力
B.A对桌面的压力等于A 受到的重力
C.B 对A 的压强为
D.A对桌面的压强为
(5题图) (6题图)
6.如图所示,a、b是两个不同的实心圆柱体,其中a 的高度小于b,a的底面积大于b,而他们对地面的压强正好相等,则下列判断中,正确的是( )
A.因为a 的高度比较小,所以a 的密度大
B.因为a 的质量比较大,所以a 的密度大
C.因为a 的底面比较大,所以a 的密度小
D.因为a 的体积比较大,所以a 的密度小
7.(2025八上·海曙开学考) 如图甲所示,一质地均匀的长方体木块放在水平地面上,底面积为S,木块对地面压强900Pa.以下说法正确的是( )
①将木块水平切去一半,剩余部分对地面压强为450Pa;
②将木块竖直切去一半,剩余部分对地面压强为450Pa;
③将木块斜切去一部分如图丙所示,切去部分底面积为原来的三分之一,剩余部分对地面的压强为300Pa
④将木块斜切去一部分如图乙所示,切去部分底面积为原来的三分之一,剩余部分对地面的压强为750Pa
A.①④ B.①③ C.②③ D.②④
8.两块规格都是“5cm ×10 cm×20cm”的相同长方体钢材a和b,互相垂直地叠放在水平桌面上(如图所示)。若a对b的压强和压力分别用p。和F。表示,b对桌面的压强和压力分别用 pb 和Fb表示。则 ( )
A. B.
C. D.
(8题图) (9题图)
9.如图甲所示,一块质量分布均匀的长木板平放在水平桌面上,对长木板施加一个水平向右的力 F,使木板沿着与桌子长边缘平行的方向缓慢向右做直线运动,直到木板的 长度伸出桌面时停止运动,此过程中木板对桌面的压强p与木板被推动的距离x的关系图像如图乙所示。已知木板宽为0.25m,下列判断正确的是 ( )
A.长木板的底面积为0.25 m2
B.当x=0.26m时,木板对桌面的压强为37.5 Pa
C.当x=0.30m时,木板对桌面的压力为9 N
D.移动过程中,木板对桌面的压力先不变后增大
10.(2025八上·金华月考)如图所示,有一质地均匀的长方体,质量为1千克,底面积为120厘米2,放在水平桌面上时与桌面的接触面积为100厘米2,则此时它对桌面的压强为 帕;若竖直切除右边的阴影部分,则剩余部分(仍在桌面上)对桌面的压强会 (填“变大”变小”或“不变”)。
(10题图) (11题图)
11.如图所示为探究固体压强时的情景,图甲中,两手指间水平挤压铅笔,按笔尖的手指较疼,说明压力大小相同时,受力面积越小,压力的作用效果越 (填“明显”或“不明显”)。铅笔静止时,两手指对铅笔的压力是一对 (填“相互作用力”或“平衡力”)。若将铅笔按如图乙所示竖直放置, (填“能”或“不能”)得出以上结论。
12.(2025八上·海曙开学考) 盲道是专门帮助盲人行走的道路设施。盲道一般由两类砖铺就,一类是条形引导砖,引导盲人放心前行,称为行进盲道;一类是带有圆点的提示砖,提示盲人前面有障碍,该转弯了,称为提示盲道。这是让盲人通过 鞋底与路面的接触面积的方法来 增大压强达到目的。(填“增大”或“减小”)
(12题图) (13题图)
13.已知两个实心圆柱体A、B的底面积之比为1:3,高度之比为2:3,构成A、B两个圆柱体物质的密度分别为ρA和ρB,将B放在水平地面上,A叠放在 B 上面(如图甲所示),B对地面的压强为p1,若把B叠放在A 上面(如图乙所示),B对A 的压强为p2,若 1:2,g取10 N/ kg,则 ;若A 的重力为5 N,则图甲中B对地面的压力为 N。
14.(2024八上·镇海区期中)如图所示,一质量均匀的长方体木板放在水平桌面上静止,①②③各为其中的。图甲此时它对桌面的压强为p。小龙同学首先只切除③,余下的木板对桌面的压强p1,则p p1:然后再切除①,余下的木板对桌面的压强为p2,则p1 p2(两空均选填“>”或“=”或“<”),如果用一个水平推力F将物块A从图甲位置推到如图乙位置,压强随时间变化的关系图象应为 (填“丙”或“丁”)图。
15.(2023八上·镇海区期中)如图所示,体积相同的长方体甲、乙置于水平地面,其中甲、乙阴影部分为等大的正方形,甲、乙的密度分别为ρ甲、ρ乙,对地面的压强分别为p甲、p乙,将它们顺时针旋转90°,甲、乙对地面压强的变化量分别为Δp甲、Δp乙,若Δp甲<Δp乙,则ρ甲 ρ乙,p甲 p乙。
(15题图) (16题图)
16.(2023八上·鄞州期末)水平桌面上有一叠圆形的金属片,如图所示,最下面的一块的物重G,面积为S,它相邻的上面一块金属片物重G/2,面积为S/2,依次类推,金属块的物重和面积逐渐减半,一直叠下去,则每个金属片上表面所受压强之比p1:p2:p3= ,桌面所受压强为 。
17.(2024八上·浙江期中)如图所示,为了探究“压力的作用效果与哪些因素有关”,小金利用三本完全相同的字典和海绵进行了如图所示的实验。回答下列问题:
(1)实验时,通过观察 来比较字典对海绵的压力的作用效果,这种实验方法叫作转换法。
(2)对比(b)、(c)两图可知:当受力面积一定时, 越大,压力的作用效果越明显。
(3)对比(d)、(e)两图,小金提出一个错误的观点,认为压力的作用效果与受力面积大小无关。我们判断其观点错误的理由是 。
(4)通过实验(b)和(d)对比,得到的结论可以解释以下现象的有 。(填序号)
①书包的背带为何做得又宽又大
②压路机的碾子很重更易压平路面
③用大木锤敲刀背来切冰冻硬肉
④用切蛋器上的细钢丝来切蛋
18.(2025八上·长兴月考)杭州亚运会田径铁饼赛场上,几只萌萌的机器狗很是吸引眼球,他们来来回回运送铁饼,四个小腿忙个不停,这是世界上首次在体育赛事中运用机器狗来运送铁饼。机器狗自身质量为18kg,背上有个卡槽,能够承受2kg的铁饼(如图),铁饼掷出后,机器狗跑到工作人员处由工作人员把铁饼放置在卡槽上,随后操控机器狗将铁饼运送至起点处。完成任务后,机器狗“趴”在场边继续等待指令。已知机器狗脚与地面的总接触面积为200cm2,以4m/s的速度匀速直线运送铁饼,用时10s,假设机器狗背着铁饼在前进过程中驱动力为其总重的0.2倍,求:
(1)假设机器狗背着铁饼匀速前进,此时受到的摩擦力为多少N
(2)机器狗背着铁饼站立在水平地面上静止时,对地面的压强是多大
19.(2025八上·长兴月考)如图所示, 平底茶壶的质量为0.4kg, 底面积为4×10-3m2,内盛质量为0.6kg的开水,水面高度在图中标出,放置在面积为1m2的水平桌面中央。
(1)茶壶对桌面的压力。
(2)水对茶壶底部的压强。
(3)水对茶壶底部的压力。
20.(2025八上·莲都月考) 质量为50 kg的小科同学骑自行车上学,在水平路面上以4m/s的速度匀速行驶,有关数据如下表所示。
自行车净重
行驶过程中轮胎与地面接触的总面积
车轮直径
轮胎承受的最大气压
问:
(1)小科和自行车的总重力是多少?
(2)小科在骑自行车行驶过程中,会对地面产生压力(符号是F),此压力大小等于小科和自行车的总重力,压力的作用效果用压强表示,压强的定义是“单位面积上受到的压力叫作压强"(温馨提示:我们已经学过“单位时间内通过的路程叫作速度”),压强用符号p表示,单位是牛/米2,也叫帕斯卡,简称帕,你能计算小科在骑自行车行驶过程中对地面的压强是多少帕吗?(请写出公式再代入数据计算)
21.小平打算在水平的书架上,按如图甲、乙所示的两种方式放置3本相同的书。假设每本书的质量为900g,长、宽、高分别为20cm、15 cm、4 cm,如图丙所示。(g 取10 N/ kg)
(1)若书的每个表面均能与书架完全接触,请通过计算说明甲、乙两种放置方式中哪种放置方式对书架的压强更小。
(2)图甲中取走右边的1本书后,剩余的书对书架的压强将 (填“变大”“变小”或“不变”,下同),图乙中取走上面的1本书后,剩余的书对书架的压强将 。
22.如图所示,甲、乙两个实心正方体放置在水平地面上,已知边长 并且它们对水平地面的压强相同,甲的质量为1.5kg ,底面积为 0.01 m2。(g 取9.8 N/ kg)
(1)求物体甲的重力。
(2)求物体甲对地面的压强。
(3)请判断甲、乙两物体的密度大小关系:ρ甲 (填“>”“<”或“=”)ρ乙,并证明你的判断 。
23.A为质量分布均匀的长方体物块,质量为300g,棱长如图甲所示。B为内部平滑的圆柱形薄壁容器,底面积为300 cm2,高为15 cm,如图乙所示。A、B 均静置于水平地面上。水的密度为 1.0×103kg/m3,g取10 N/ kg。
(1)求A 的密度;
(2)图甲中A对地面的压强为p1,将A 放入B 中后,B对地面的压强为p2,且. 求 B的质量。
24.(2025八上·婺城月考)耐久跑是金华市市体育中考的必选项目,以下为2024年男生1000m长跑的成绩评定标准;
时间 3'40" 3'50" 4'00" 4'10" 4'20" 跑完全程
分值 10 9 8 7 6 5
说明:跑完1000米所花时间小于等于3'40"记为10分,大于3'40"且小于等于3'50",记为9分,依次类推;
(1)小金静止站在跑道上准备时,双脚与地面的接触面积为4×10-2米2,请根据图中信息估算他的重力;
(2)小金在某次1000m测试中全程的平均速度为4.3m/s,请通过计算判断他的成绩。
参考答案
课前预习
压力的大小 受力面积的大小 海绵的凹陷程度 转换
在受力面积相同的情况下,压力越大,压力的作用效果越明显 在压力大小相同的情况下,受力面积越小,压力的作用效果越明显 控制变量
书包背带做得较宽(答案合理即可) 单位面积
受力面积 压力 压力 受力面积 受力面积 压力 受力面积 压力
课中研学
1、压力
思考与讨论:
人在沙滩上行走,会在沙滩上留下脚印。这就是说,压力会使物体的表面产生凹陷的效果。尽管在许多情况下,物体表面的凹陷很小,肉眼看不出来,但它却是存在的。
3. 图甲和图乙相比。
②乙中海绵的凹陷程度更大。
③当受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显。
4. 图乙和图丙相比。
②乙中海绵的凹陷程度更大。
③当压力的大小相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
3、压强
思考与讨论:小孩应平躺在冰面上,缓慢爬行或滚动,以增大受力面积,减小压强,从而避免冰面破裂,安全离开危险区域。
【例题】解:已知m=60kg,S=196cm =0.0196m
压力F=G=mg=60kg×9.8N/kg=588N
受力面积S总=0.0196m ×2=0.0392m
根据压强的公式,得:p=F/S=588N/0.0392m =15000Pa=15kPa
答:脚对地面的压强为15kPa。
任务二:
一、增大或减小压强的方法
思考与讨论
思考与讨论:
①骆驼的趾宽大,增大了受力面积,从而减小了对沙地的压强,防止陷入沙中。
②啄木鸟的喙尖长,减小了受力面积,从而增大了对树皮的压强,便于啄开树皮。
二、压强计算
【例1】
【例2】
【例3】
课堂练习
1.【答案】C
【知识点】压力及重力与压力的区别;压强的大小及其计算;压强的变化
【解析】【分析】 利用圆柱体对水平地面的压强公式求出圆柱体的高度比;根据题意可知圆柱体底面积相同求出底面积之比,再根据、F=G=mg求出它们对水平地面的压力之比和质量之比。
【解答】 (1)因为质地均匀粗细相同的实心圆柱体A、B放在水平地面上,
所以,其对地面的压强:,
所以pA=ρAghA,pB=ρBghB;
已知ρA:ρB=1:2,pA:pB=1:3,
则,
所以,
即它们的高度之比hA:hB=2:3,故A错误;
(2)已知pA:pB=1:3,两圆柱体的粗细相同,即SA:SB=1:1,故B错误;
由可知:,故C正确;
由F=G=mg可知:,故D错误。
故答案为:C。
2.【答案】B
【知识点】压力的作用效果
【解析】【分析】 (1)本实验通过海绵的凹陷程度来反映压力的作用效果,采用了转换法;
(2)压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关,实验时应采用控制变量法,即探究压力的作用效果与压力大小的关系时应控制受力面积的大小不变,探究压力的作用效果与受力面积时应控制压力的大小不变。据此分析回答。
【解答】 AB.甲、乙两次实验,小木桌对海绵的压力大小相等,都等于小木桌的重力,说明压力作用的效果跟接触面的大小有关,故A错误、B正确;
C.本实验通过海绵的凹陷程度来反映压力的作用效果,甲实验海绵的凹陷程度较大,小桌对海绵压力作用的效果明显,故C错误;
D.将乙图中的砝码取下来,压力和受力面积都不同,不能探究压力大小与作用效果的关系,故D错误。
故选B。
3.【答案】4:1;1:1
【知识点】压强的大小及其计算
【解析】【分析】 (1)由题意可知,实心正方体A、B的密度相同,根据m=ρV=ρL3求出它们的边长之比,水平面上物体的压力和自身的重力相等,根据求出甲、乙两种情况对地面的压强之比;
(2)滑动摩擦力的大小只与接触面的粗糙程度和压力的大小有关,据此比较两种情况下受到的滑动摩擦力关系,物体做匀速直线运动时处于平衡状态,受到的推力和滑动摩擦力是一对平衡力,二力大小相等,据此进行解答。
【解答】 因实心正方体A、B的材质相同,即密度相同,
所以,由m=ρV=ρL3可得,它们的边长之比:,
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,甲、乙两种情况对地面的压强之比:;
因两种情况下整体对地面的压力相同,接触面的粗糙程度相同,
所以,整体受到的滑动摩擦力f相同,
因物体做匀速直线运动时处于平衡状态,受到的推力和滑动摩擦力是一对平衡力,
所以,F甲=F乙=f,即F甲:F乙=1:1。
4.【答案】(1)凹陷程度
(2)压力相同时,受力面积越小,海绵所受的压强越大
(3)不能。因为两次实验的受压面材料不同,且木板表面不易发生形变,不遵循控制变量法。
【知识点】压强大小比较;增大或减小压强的方法;压强的大小及其计算;压强的变化
【解析】【分析】(1)压强的大小用物体形变大小来反映;
(2)压强跟压力大小和受力面积大小有关。在压力一定时,受力面积越小,压强越大;在受力面积一定时,压力越大,压强越大;
(3)要想用物体形变大小来很好的反映压强大小,对被压物体有个要求:物体容易形变,同一实验采用相同材料。
【解答】(1)实验中,通过比较小桌在海绵表面的凹陷程度反映小桌对海绵压强的大小,属转换法。
(2)比较(a)、(b)两个实验,压力相同,接触面积小,海绵表面的凹陷程度大,故可得出结论:压力相同时,受力面积越小,海绵所受的压强越大。
(3)比较图(a)、(c),不能得出“压力一定时,受力面积越小,压强越小”的结论,这是因为两次实验的受压面材料不同,且木板表面不易发生形变。不遵循控制变量法。
5.【答案】(1)解:根据题意可知,自行车用2分钟前进600m,
则根据速度公式可自行车行驶的速度为:;
答:自行车行驶的速度为5m/s。
(2)解:根据题意可知,人和车的总重力为:G总=m总g=(48kg+12kg)×10N/kg=600N;
自行车对地面的压力等于自行车的总重力,即F=G总=600N,
车胎与地面的总接触面积S=40cm2=40×10-4m2,
该同学骑车时自行车对地面的压强为:,
答:该同学骑车时自行车对地面的压强为1.5×105Pa。
(3)解:根据题意可知,自行车受到的阻力为:;
因为自行车匀速直线运动,那么水平方向牵引力F牵与阻力f平衡,
根据平衡力的知识可知,自行车受到的牵引力F牵=f=50N。
答:自行车受到的水平牵引力为50N。
【知识点】速度公式及其应用;二力平衡的条件及其应用;压强的大小及其计算
【解析】【分析】 (1)已知路程和时间,根据速度公式求出自行车行驶的速度;
(2)自行车对地面的压力等于总重力,根据压强公式计算该同学骑车时自行车对地面的压强;
(3)首先根据“ 阻力为人和车总重的1/12 ”计算自行车受到的阻力,再根据平衡力的知识计算自行车受到的牵引力。
课后练习
1.【答案】B
【知识点】压强大小比较;压强的大小及其计算
【解析】【分析】根据可知,压强大小与压力和受力面积大小有关,压力越大,受力面积越小,压强越大。
【解答】不考虑高跷的重力,人对地面的压力大小相等,由图可知,乙和丙中受力面积大小相等,甲中受力面积最大,由可知,乙和丙的压强相等且大于甲的压强。
故答案为:B。
2.【答案】C
【知识点】压力的作用效果
【解析】【分析】 根据海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果,海绵的凹陷程度越大,说明压力的作用效果越明显,用到的科学实验方法是转换法;压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关,研究压力的作用效果与其中一个因素的关系时,要控制另外一个因素不变。
【解答】 A.实验中,通过比较压下海绵的深浅比较压力的作用效果,这运用的是转换法,故A错误;
B.由转换法,甲图中小桌对海绵压力作用的效果比乙图中的明显,故B错误;
C.探究压力的作用效果与受力面积的关系时应控制压力的大小不变,甲、乙两次实验,压力相同,甲中受力面积小,压力作用效果明显,说明压力作用的效果跟受力面积的大小有关,故C正确;
D.将乙图中的砝码取下来,则两图中压力和受力面积都不相,不符合控制变量法的要求,故D错误。
故选C。
3.【答案】D
【知识点】压力及重力与压力的区别;压强大小比较;压强的大小及其计算;压力的作用效果
【解析】【分析】水平放置时,物体对水平地面的压力等于物体的重力,由可知,增大压力或减小受力面积可以增大压强。
【解答】AB、甲和乙重力相同,可知对水平地面的压力大小相等,故AB错误;
CD、压力大小相同,由图可知,乙和地面间的接触面积更小,由可知,乙对水平地面的压强更大,故C错误,D正确。
故答案为:D。
4.【答案】C
【知识点】压强的大小及其计算
【解析】【分析】对于柱状实心物体,可根据p=ρgh判断,已知原来两物体对地面的压强相等,由高度关系可知密度关系,由压强公式可求得剩余部分对地面的压强和压力的关系。
【解答】 设A的高度为hA,B的高度为hB,
对于柱状实心物体,则根据p=ρgh可得原来A、B对地面的压强分别为:
pA0=ρAghA,pB0=ρBghB,
已知原来它们对地面的压强相等,即:pA0=pB0,
所以ρAghA=ρBghB;
由图可知:hA<hB,
所以ρA>ρB,故C正确;
长方体A、B沿水平割去上半部分(如图中虚线所示),则,,
则剩余部分对地面的压强分别为:
pA=ρAghA'=ρAghA=ρAghA=pA0,
pB=ρBghB'=ρBghB=ρBghB=pB0,即切割后A、B对地面的压强均减小,故D错误;
已知pA0=pB0,则pA=pB,故B错误;
由图可知SA>SB,且pA=pB,则根据F=pS可得剩余部分对地面的压力关系为:FA>FB,故A错误。
故选C。
5.【答案】D
【知识点】压力及重力与压力的区别;压强的大小及其计算
【解析】【分析】压强等于压力与受力面积的比值,即单位面积上受到的压力,A与B之间的接触面积为,即受力面积为。
【解答】A、B静止,受力平衡,可知A对B的支持力等于B受到的重力,故A错误;
B、A对桌面的压力等于A和B的总重力,故B错误;
C、B对A的压强,故C错误;
D、A对桌面的压力等于A和B的总重力,可知压强为 ,故D正确。
故答案为:D。
6.【答案】A
【知识点】压强的大小及其计算;压力的作用效果
【解析】【分析】①实心圆柱体放在水平桌面上,对桌面的压力F=G=mg=ρgsh;再利用P=
表示出圆柱体对桌面的压强;由题知ha<hb和Pa=Pb判断a、b密度的关系。
②根据F=PS和Sa>Sb判断a、b的质量大小关系。
【解答】由 可知,因 且 故
故答案为:A。
7.【答案】A
【知识点】压强大小比较;压强的大小及其计算
【解析】【分析】上下同宽的规则物体,。
【解答】①将木块水平切去一半,剩余部分的重力为原来的一半,受力面积不变,由可知,剩余部分对地面压强变为原来的一半 即为450Pa,故①正确;
②将木块竖直切去一半,由可知,压强不变,故②错误;
③将木块斜切去一部分如图丙所示,受力面积变为原来的,剩余部分的压力变为原来的,则压强变为原来的,可知此时的压强为,故③错误;
④将木块斜切去一部分如图乙所示,受力面积不变,剩余部分的压力变为原来的,可知此时的压强为,故④正确。
故答案为:A。
8.【答案】B
【知识点】压强的大小及其计算;压强的变化
【解析】【分析】水平面上的物体对水平面的压力等于重力,据此推导出a对b与b对桌面的压力关系;
根据钢材的规格,结合图示得出两者受力面积的关系,然后利用压强公式推导出a对b的压强与b对桌面的压强关系。
【解答】a 对b的压力
b对桌面的压力 由题可知,
所以
a 与b 之间的受力面积
b与桌面之间的受力面积
所以 a对b的压强
b对桌面的压强
故答案为:B。
9.【答案】B
【知识点】压强的大小及其计算;压力的作用效果
【解析】【分析】 A、由图乙可知木板伸出桌面的长度,从而可得木板的长度,根据面积公式求出长木板的底面积;
B、由图乙可知长木板未伸出桌面时对桌面的压强,根据求出长木板对桌面的压力,即长木板的重力;
C、当x=0.26m时,求出此时桌面的受力面积,长木板对桌面的压力不变,根据求出此时木板对桌面的压强;
D、由图乙可知,移动过程中,木板对桌面的压强变化情况。
【解答】A、由题图乙可知,长木板从x=0.1 m 处运动到 x =0.3 m 处,共运动了0.2m,此时木板的 长度伸出桌面,所以长木板的长度为4×0.2m=0.8m,则长木板的底面积S=0.8m×0.25m=0.2m2,故 A 错误。
B、由题图乙可知,长木板完全在桌面上时对桌面的压强p=30 Pa,由 可知,长木板对桌面的压力F=pS=30 Pa×0.2 m2=6N,即长木板自身的重力为 6 N,当x=0.26 m 时,长木板伸出桌面的长度为0.26m-0.1m=0.16m,
则桌面的受力面积S1=(0.8m-0.16m)×0.25 m=0.16 m2,
长木板对桌面的压力不变,此时木板对桌面的压强 故 B 正确。
C、当x=0.30m时,木板伸出桌面的长度小于木板长度的一半,此时木板对桌面的压力还是等于木板自身的重力大小,即木板对桌面的压力为6N,故C 错误。
D、木板移动过程中,木板伸出桌面的长度始终小于木板长度的一半,所以木板对桌面的压力始终等于木板自身的重力大小,所以木板对桌面的压力不变,故D 错误。
故答案为:B。
10.【答案】1000;变大
【知识点】压强的大小及其计算
【解析】【分析】 (1)长方体对桌面的压力和自身的重力相等,根据F=G=mg求出其大小,利用
求出对桌面的压强;
(2)设长方体原来的底面积为S1,图中与桌面的接触面积为S,竖直切除右边的阴影部分的底面积为ΔS,剩余部分的重力减少ΔG,根据分别表示出切除前后长方体对桌面的压强,比较判断长方体对桌面压强的变化。
【解答】 (1)长方体对桌面的压力等于自身的重力,
即F=G=mg=1kg×10N/kg=10N,
放在水平桌面上时与桌面的接触面积为100cm2,
对桌面的压强:;
(2)根据题意可知,设长方体原来的底面积为S1,图中与桌面的接触面积为S,竖直切除右边的阴影部分的底面积为ΔS,剩余部分的重力减少ΔG,
没切除时,长方体对桌面的压强,
由S<S1可知,,
则有:GΔS>ΔGS,
当竖直切除该物体右边的阴影部分,剩余部分对桌面的压强为:,
,
则,
所以p<p',
即若竖直切除右边的阴影部分,则剩余部分(仍在桌面上)对桌面的压强会变大。
11.【答案】明显;平衡力;不能
【知识点】控制变量法;平衡力的辨别;压力的作用效果
【解析】【分析】 (1)通过手指较疼的剧烈程度来表示压力作用效果;
(2)二力平衡的条件:大小相等、方向相反、在同一直线上、作用于同一物体上。缺一不可。
(3)压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关,实验时应采用控制变量法。研究压力作用效果与其中一个量的关系时,应控制另外一个量不变。
【解答】 (1)铅笔水平挤压在两手指间,按笔尖的手指较疼,说明压力大小相同时,受力面积越小,压力作用效果越明显(即压强越大);
(2)铅笔静止时,两手指对铅笔的压力大小相等、方向相反、在同一直线上、作用于同一物体上,是一对平衡力。
(3)若将铅笔如上图竖直放置,因铅笔受重力的作用,故笔的下端对手指的压力大一些,没有控制压力大小相同,因此不能得出压力的作用效果与受力面积大小的关系。
12.【答案】减小;增大
【知识点】增大或减小压强的方法
【解析】【分析】增大压强的方式:增大压力或减小受力面积。
【解答】带有圆点的提示砖可以减小鞋底与路面的接触面积,由可知,可以增大压强,起到提醒前面有障碍物的目的。
13.【答案】9:4;15
【知识点】压强大小比较;压强的大小及其计算
【解析】【分析】(1)知道两个实心圆柱体A、B的底面积之比和高度之比,根据V=Sh求出体积之比,水平面上物体的压力和自身的重力相等,图甲中B对地面的压力等于A和B的重力之和,根据求出B对地面的压强;图乙中B对A的压力等于B的重力,受力面积为A的底面积,根据求出B对A的压强,利用p1:p2=1:2求出ρA与ρB的比值。
(2)求出了A、B的密度之比、体积之比,利用m=ρV计算质量之比,再利用G=mg求重力之比;知道A的重力可求B的重力,甲图中B对地面的压力等于A、B的重力之和。
【解答】两个实心圆柱体A、B的体积之比:
因水平地面上物体对地面的压力等于自身的重力,所以,由G= mg=ρVg可得,
题图甲中 B 对地面的压力:
B 对地面的压强:
题图乙中B对A的压力:
B 对 A 的压强:
解得:
由 m=ρV 可得 A、B质量之比
由G= mg可得重力之比
若 则
题图甲中 B 对地面的压力: 15 N。
14.【答案】>;=;丁
【知识点】压强大小比较;压强的大小及其计算
【解析】【分析】根据判断压强大小,可知压强与受力面积有关,而压力与受力面积无关。【解答】静止放在水平面上的物体对水平面的压力等于物体的重力。设①②③每部分的重力为G,底面积为S,则整个长方体木板的重力为3G,底面积3S。根据题意,由可得
比较可知p> p1,p1= p2。
由图可知,物体A从甲图到乙图过程中,压力不变,受力面积先增大后减小,根据可知,压强先变小后变大,因此符合压强随时间变化的关系图象应为丁图。
15.【答案】<;<
【知识点】压强大小比较;压强的大小及其计算
【解析】【分析】根据液体压强公式p=ρ液gh分别求出甲乙位置改变后压强差,根据Δp甲<Δp乙,即可求出甲乙的密度关系,进一步求出甲乙的压强关系。
【解答】设甲平放时高为a,立放时高为b;同理乙先立放高为b,平放时高为a;且甲乙都是密度均匀的规则柱体,所以可以使用液体压强公式,根据液体的压强公式可知甲、乙位置改变后压强差分别为
由于,即
所以。
由于,,,;所以。
16.【答案】1:1:1;2G/S
【知识点】压强的大小及其计算
【解析】【分析】因为自下而上金属片的面积逐渐减半,于是可用图来反映面积关系,由图可知第1片以上的各片的总面积(及总重)与第一片的面积(及物重)均减半,以此类推,任一片的面积(及物重)与其上各片的总面积(及总重)减半,根据压强可知每块金属片上表面受到的压强之比即可得出答案;当n趋于无穷大时,最下一块金属上面的金属之和等于最下面的金属质量,再根据压强公式求出桌面受到的压强。【解答】因为自下而上金属片的面积逐渐减半,于是可用图来反映面积关系,如下图所示:
由图可知,第1片以上的各片的总面积(及总重)与第一片的面积(及物重)减半;
以此类推,任一片的面积(及物重)与其上各片的总面积(及总重)减半,
由此可见,上面一片受到的压力是下面一片受到压力的,
同时上面一片受力面积也是下面一片受力面积的,
由可知,自下而上三块金属片,每块金属片上表面受到的压强之比为1:1:1;
当n趋于无穷大时,最下一块金属上面的金属之和等于最下面的金属质量,即对桌面的压力F=2G,
桌面受到的压强。
17.【答案】海绵形变大小;压力;没有保持受力面积不变;①④
【知识点】压力的作用效果
【解析】【分析】(1)压力的作用效果不易观察,用更易观察的海绵的凹陷程度来反映压力的作用效果,该方法称为转换法。
(2)由控制变量法可知,bc两种实验的变量是压力大小,可得压力作用效果与压力大小的关系。
(3)由图可知,de中存在两个变量,所以得出了错误的观点。
(4)bd的变量是受力面积,所以应选择应受力面积不同导致压力作用效果不同的组别。【解答】(1)实验中,压力作用效果用海绵形变大小来反映,海绵形变越大,压力作用效果越显著,这用到了转换法。
(2)对比(b)、(c)两图知道,受力面积相同,压力越大,压力作用的效果越明显。
(3)在实验过程中,通过对比(d)、(e)两图实验,得出压力的作用效果与压力大小无关,这一结论是不正确的,因为实验中没有保持受力面积不变,不符合控制变量法的要求。
(4)通过实验(b)和(d)对比知道,压力大小相同而受力面积不同,压力作用效果不同,受力面积越小,海绵的凹陷程度越大,压力的作用效果越明显,由此可知,压力作用的效果与受力面积大小有关。
①将书包的背带做得较宽,是在压力一定时,增大受力面积减小压强;
②压路机的碾子很重,是在受力面积一定的情况下,增大压力来增大压强;
③用大木锤敲刀背来切冰冻硬肉,是在受力面积一定的情况下,增大压力来增大压强;
④切蛋钢丝很细是在压力一定时,减小受力面积来增大压强;
故①④利用了实验(b)和(d)的结论。
18.【答案】(1) 机器狗背着铁饼在前进过程中驱动力为其总重的0.2倍,匀速运动,说明机器狗受力平衡,可知摩擦力等于驱动力,可知摩擦力为
(2)压强。
【知识点】二力平衡的条件及其应用;重力的大小;压强的大小及其计算
【解析】【分析】(1)平衡力的特点:大小相等、方向相反、作用在同一直线、同一物体上。
(2)根据计算压强,注意单位换算。
19.【答案】(1)茶壶对桌面的压力等于茶壶和水的总重力,可知压力为。
(2)水对茶壶底部的压强。
(3)水对茶壶底部的压力
【知识点】重力的大小;压力及重力与压力的区别;压强的大小及其计算
【解析】【分析】(1)水平放置时,压力等于重力,结合G=mg计算压力。
(2)液体压强用进行计算。
(3)液体对容器底部的压力可用压强公式的变式进行计算。
20.【答案】(1)根据重力公式G=mg,已知小科质量m=50kg,g=10N/kg,
G=mg=50KgX10N/Kg=500N,
自行车净重G车=200N,
G总=500N+200N=700N
(2)小科在骑自行车行驶过程中,对地面的压力F等于总重力,
即F=G总=700N。
已知轮胎与地面接触的总面积S=0.005m2 ,根据压强公式
P=F/S=700N/0.005m2=140000Pa
【知识点】重力的大小;压强的大小及其计算
【解析】【分析】(1)重力的计算:物体所受重力的大小跟它的质量成正比,计算公式为G=mg,其中g取10N/kg。
(2)压强的计算:压强是表示压力作用效果的物理量,定义为单位面积上受到的压力,计算公式为 ,其中F是压力,S是受力面积。
21.【答案】(1)解:每本书的质量m=900g=0.9kg,
则它对书架的压力F=G=mg=3×0.9kg×10N/kg=27N,
甲放置方式对书架的压强
乙放置方式对书架的压强
因为>,所以乙的放置方式对书架的压强更小。
(2)不变;变小
【知识点】压强的大小及其计算
【解析】【分析】(1)首先根据F=G=mg计算出书对书架的压力,再根据分别计算出甲和乙两种方式对书架的压强大小即可。
(2)设每本书与桌面的接触面积为S,根据分别计算剩余书对书架的压强变化即可。
【解答】(2)乙图中,原来书对书架的压强为:;
取走1本书后,剩余书对书架的压强:;
比较可知,剩余书对书架的压强变小。
22.【答案】(1)解:甲的质量为1.5kg,则甲的重力为:
(2)解:甲的底面积为0.01m2,
则甲对地面的压强:
(3)<;由可得,二者对地面的压强只与物体密度和高度有关。二者对地面的压强p甲= p乙,高度h甲>h乙,则二者的密度
【知识点】重力的大小;压强的大小及其计算
【解析】【分析】(1)根据G=mg计算甲的重力;
(2)物体对地面的压力等于自身重力,根据计算甲对地面的压强;
(3)根据公式比较二者密度大小。
【解答】(3)由可得,二者对地面的压强只与物体密度和高度有关。二者对地面的压强p甲= p乙,高度h甲>h乙,则二者的密度。
23.【答案】(1)A 的体积为V=8 cm×5 cm×10 cm=400 cm3,A 的密度为
(2)A对地面的压力 10 N/ kg=3 N,
A 与地面的接触面积
A对地面的压强
即
则 B 对地面的压强 300 Pa,
容器 B 的底面积
B对地面的压力
因为 B 对地面的压力
解得
所以容器B 的质量
【知识点】密度公式的应用;压强的大小及其计算
【解析】【分析】(1)根据密度公式求出A的密度;
(2)根据分别表达出A和B对地面的压强,利用p1:p2=5:2求出B的质量。
24.【答案】(1)由图中信息可知,小义静止站在跑道上准备时对地面的压强p=1.5×104Pa,
则小义同学的重力约为:G=F=pS=1.5×104Pa×4×10-2m2=600N。
(2)小义跑完1000m所用时间为:,
由表中数据可知,他的成绩是8分。
【知识点】速度公式及其应用;压强的大小及其计算
【解析】【分析】(1)压强的计算公式:压强公式为可 ,变形可得F = pS。当物体静止在水平地面上时,压力等于重力,即G = F。
(2)速度公式的应用:速度公式为,变形可得。通过计算跑步时间,再结合成绩评定标准判断成绩。
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核心素养
科学观念:知道压力的概念;会用力的示意图来表示压力;了解压力作用效果与压力大小和受力面积大小的关系;知道压强的物理含义、单位和公式及简单计算。知识改变压强大小的方法,利用压强知识解释生活中相关的现象;了解改变压强的方法在生活中的应用。
科学思维:运用类比方法建立压强的概念;运用控制变量法探究影响压力作用效果的因素,并建立压强的概念。运用压强知识解释生活中相关的现象;能对具体问题作出分析和判断。
探究实践:利用控制变量法探究压力的作用效果与哪些因素有关,引导学生经历科学探究的完整过程,培养学生的观察能力、动手能力和分析能力。
态度责任:联系生活实际,运用科学知识解决实际问题。
【课前预习】
一 影响压力作用效果的因素
1.影响压力作用效果的因素
(1) 。
(2) 。
[注意]压力与重力的区别
名称 产生原因 方向 大小 作用点
重力 地球的吸引 竖直向下 G=mg 重心
压力 物体接触且有挤压 垂直于受力面,指向受力物体 由施力物体决定 在被压物体的受力面上
[注意]物体自由静止在水平面上时,水平面受到的压力大小等于物体所受的重力。物体自由静止在非水平面上时,该面受到的压力大小小于物体所受的重力。
2.“探究压力的作用效果”的实验如下图所示。
(1)甲、乙、丙实验中,根据 来比较压力的作用效果,这是 法的应用。
(2)通过甲、乙实验能够得到的结论是 ;再比较乙、丙实验,可得出结论: 。上述实验过程采用了 法。
(3)由乙、丙实验可知,压力的作用效果与受力面积大小的关系。请举出生活中应用此知识的一个实例: 。
二 压强
1.定义:物体 受到的压力叫压强。
2.物理意义:压强用于定量描述压力的作用效果。
3.公式:压强= (用字母表示为p= )。计算时,注意单位要统一。
4.单位:帕斯卡(Pa),1 Pa=1 N/m2。
三 增大或减小压强的方法
1.增大压强的方法
(1)压力不变时,减小 。例如:切蛋器上装有细钢丝。
(2)受力面积不变时,增大 。例如:把铁块挤压成零件要用较大的力。
(3)增大 的同时减小 。例如:钉钉子时,要用较大的力,另一方面要将钉子做得更尖细一些。
2.减小压强的方法
(1)压力不变时,增大 。例如:坦克装有宽宽的履带;火车轨道上铺设轨枕等。
(2)受力面积不变时,减小 。例如:易损的货物(如玻璃)不能摞得太高。
(3)增大 的同时减小 。例如:为了使路面不被损坏,对载货车辆限重,且该类汽车轮胎数较多。
【课中研学】
1、压力
(1)定义:由于挤压而垂直作用在物体表面上的力。
(2)三要素
①作用点:受力物体表面
②方向:垂直于受力面并指向被压物体
③大小:与物体间的挤压程度有关(当物体放在水平面上时,F压=G)
思考与讨论:分析木块受到的重力和它对接触面的压力,比较了两者的大小关系。
(3)压力和重力的比较
人在沙滩上行走,会在沙滩上留下脚印。这就是说,压力会使物体的表面产生凹陷的效果。尽管在许多情况下,物体表面的凹陷很小,肉眼看不出来,但它却是存在的。
对于相同的支撑面,压力产生的效果跟哪些因素有关呢?
探索活动
1.按图甲、乙、丙进行实验,观察并比较各次实验中海绵的凹陷程度。
2.小凳子对海绵的压力,小凳子与海绵的接触面积(即受力面积),是两个需要考虑的因素。
3. 图甲和图乙相比。
①受力面积相同、压力的大小不同;
②压力作用的效果各有什么区别? 。
③可以得出什么结论? 。
4. 图乙和图丙相比。
①压力的大小相同、受力面积不同;
②压力作用的效果各有什么区别? 。
③可以得出什么结论? 。
2、影响压力作用效果的因素
压力作用的效果不仅跟压力的大小有关,还跟压力的受力面积有关。
(1)当受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显;
(2)当压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
3、压强
(1)定义
物体所受的压力的大小与受力面积之比叫作压强,符号为 p。
(2)定义式:压强=压力/受力面积(p=F/S)
(3)物理意义:压强是表示压力的作用效果的物理量。
思考与讨论:一个小孩在结冰的河面上玩耍,突然发现脚下的冰层即将破裂。此时,他应采取怎样的措施,使自己最大可能安全地离开那里?
(4)单位
在国际单位制中,压强的单位为帕斯卡,简称帕,符号为Pa,它是以法国科学家帕斯卡的名字命名的。(1Pa=1N/m )
①1Pa的含义:表示物体在1m 面积上受到的压力是1N。
②帕斯卡是一个很小的单位,较大的压强单位是千帕,符号为 kPa。(1kPa=1000Pa)
【例题】质量为 60kg 的人,每只脚接触地面的面积是196cm 。当他双脚落地站在地面上时,脚对地面的压强为多大?
任何物体能承受的压强都有一个限度,超过这个限度,物体就会遭到损坏。各种材料所能承受的最大压强值可以从一些专门的手册中查找到,它是建筑设计师设计建筑物时必须考虑的一个因素。
一、增大或减小压强的方法
思考与讨论:分析压强的公式 p=F/S,思考增大或减小压强的方法。
根据压强的公式,要增大压强,可以增大压力,或者减小受力面积;要减小压强,可以减小压力,或者增大受力面积。
思考与讨论:如图所示的各事例中,哪些地方要增大压强?哪些地方要减小压强?它们分别是用什么方法来增大或减小压强的?
思考与讨论:动物的进化会使它们的身体结构和功能更适应环境。骆驼的趾长得特别宽大,而啄木鸟的喙长得又尖又长。这样的身体结构对骆驼和啄木鸟的生活各有什么好处呢?
1、增大压强
(1)方法:要增大压强,可以增大压力,或者减小受力面积。
(2)实例:篆刻刀的刀口做得很锋利、切蛋器上装有细钢丝、老虎尖锐的牙齿、磨刀不误砍柴工。
2、减小压强
(1)方法:要减小压强,可以减小压力,或者增大受力面积。
(2)实例:坐沙发感觉舒服、书包带做得宽大、螺母下方放垫片、载重汽车有很多车轮。
二、压强计算
【例1】一个图钉帽的面积是0.8cm ,图钉尖的面积是5×10-4cm ,手指对图钉帽的压力是20N,手指对图钉帽的压强和图钉尖对墙的压强各是多少?
【例2】一辆履带拖拉机水平停放在农田里,它的质量是1920kg,每条履带接地的长度是1260mm,履带的宽度是280mm。这辆履带拖拉机对地面的压强是多少?g取 10N/kg。
【例3】5G智能机器人安装有超声波雾化器自动喷枪,工作时,将消毒液均匀雾化到空气中进行消毒。下表为智能机器人的部分参数,其中额定雾化量是指雾化器工作1小时能够雾化消毒液的体积,g取10N/kg,求:
(1)机器人未装消毒液且静止时,对水平地面的压强;
(2)机器人在消毒一段时间后,对水平地面的压强减小了 2×10 帕,该过程所消耗消毒液的质量。
【课堂总结】
【课堂练习】
1.如图所示,质地均匀、粗细相同的实心圆柱A、B放在水平地面上,已知它们的密度之比 对地面的压强之比pA:pB=1:3,则( )
A.它们的高度之比
B.它们的受力面积之比
C.它们对地面的压力之比
D.它们的质量之比
2.如图所示,在“探究影响压力作用效果的因素”的实验中,下列说法中,正确的是 ( )
A.甲、乙两个实验,说明压力作用的效果与压力的大小有关
B.甲、乙两个实验中,小桌对海绵压力的大小相等
C.图甲中小桌对海绵的压力的作用效果比图乙中弱
D.为了探究压力的大小与其作用效果的关系,可以将图乙中的砝码取下来,并将看到的实验现象和图甲中的进行对比
3.(2025八上·镇海区期末)如图,实心正方体A、B的材质与表面粗糙程度相同,且mA:mB=1:8,A、B叠放于水平地面,在水平推力F的作用下一起向右匀速直线运动,甲、乙两种情况对地面的压强 = ,水平推力 = 。
4.在“探究压强与哪些因素有关”的实验中,小明利用如图甲所示所提供的器材(小桌、海绵、砝码、木板)设计了图乙中a、b两个实验。
(1)通过比较小桌在海绵表面的 反映小桌对海绵压强的大小。
(2)从a、b两个实验可以得出结论: 。
(3)此后小明把小桌放到一块木板上,发现小桌对木板压痕的深浅比实验a中对海绵的压痕深浅小,如实验c所示。比较实验a、c,能否得出“压力一定时,受力面积越小,压强越小”的结论 为什么 ,
5.(2025八上·金华月考)如图所示,质量为48千克的小柯骑着一辆自行车在平直公路上.匀速运动600米,所用时间为2分钟.假设自行车在行驶过程中受到的阻力为人和车总重的1/12。(g取10牛/千克)
(1)求自行车行驶的速度。
(2)若自行车的质量为12千克,车胎与地面的总接触面积为40厘米2。则该同学骑车时自行车对地面的压强为多少
(3)求自行车受到的水平牵引力。
【课后练习】
1. 踩高跷是我国的传统民俗活动,小红双脚立定,不踩高跷在水泥地上时对地面的压强为p甲;踩在高跷上,鞋不接触地,在干土地上时对地面的压强为 p乙,在湿泥地上时对地面的压强为 p丙,三次与地面的接触面积和痕迹深浅对比依次如图甲、乙、丙所示,三次地面均为水平,则 ( )
A.p甲>p丙> p乙 B.p乙=p丙>p甲
C.p甲> p乙=p丙 D.p丙>p乙>p甲
2.(2025八上·宁波月考)如图所示,在“探究影响压力作用效果的因素”实验中,下列说法正确的是( )
A.实验中,通过比较压下海绵的深浅比较压力的作用效果,运用的是控制变量法
B.乙图中小桌对海绵压力作用的效果比甲图中的明显
C.该实验说明压力作用的效果跟受力面积的大小有关
D.为了完成整个实验,可以将乙图中的砝码取下来,将观察到的现象和甲图中的对比
3.(2025八上·瑞安月考)现有6个相同的正立方体金属块,分别以图中甲、乙两种方式放置在水平地面上,下列有关的说法正确的是( )
A.甲金属块对水平地面的压力比乙大
B.甲金属块对水平地面的压力比乙小
C.甲金属块对水平地面的压强比乙大
D.甲金属块对水平地面的压强比乙小
(3题图) (4题图)
4.(2025八上·慈溪月考)如图,质量分布均匀的长方体重物A、B,密度分别为ρA和ρB,底面积分别为SA和SB, 且 将它们放在水平地面上,它们对地面的压强相等。现水平割去上半部分(如图中虚线所示),剩余部分对地面的压强分别为pA和pB,对地面的压力分别为FA和FB,下列物理量大小比较的关系正确的是 ( )
A.FB
B.pA
C.ρA>ρB
D.切割前后A、B对地面的压强均不变
5.如图所示,把A、B叠放在水平桌面上。已知A 受到的重力为GA,底面积为 SA,B 受到的重力为GB,底面积为SB。下列说法中,正确的是 ( )
A.A对B 的支持力等于A 受到的重力
B.A对桌面的压力等于A 受到的重力
C.B 对A 的压强为
D.A对桌面的压强为
(5题图) (6题图)
6.如图所示,a、b是两个不同的实心圆柱体,其中a 的高度小于b,a的底面积大于b,而他们对地面的压强正好相等,则下列判断中,正确的是( )
A.因为a 的高度比较小,所以a 的密度大
B.因为a 的质量比较大,所以a 的密度大
C.因为a 的底面比较大,所以a 的密度小
D.因为a 的体积比较大,所以a 的密度小
7.(2025八上·海曙开学考) 如图甲所示,一质地均匀的长方体木块放在水平地面上,底面积为S,木块对地面压强900Pa.以下说法正确的是( )
①将木块水平切去一半,剩余部分对地面压强为450Pa;
②将木块竖直切去一半,剩余部分对地面压强为450Pa;
③将木块斜切去一部分如图丙所示,切去部分底面积为原来的三分之一,剩余部分对地面的压强为300Pa
④将木块斜切去一部分如图乙所示,切去部分底面积为原来的三分之一,剩余部分对地面的压强为750Pa
A.①④ B.①③ C.②③ D.②④
8.两块规格都是“5cm ×10 cm×20cm”的相同长方体钢材a和b,互相垂直地叠放在水平桌面上(如图所示)。若a对b的压强和压力分别用p。和F。表示,b对桌面的压强和压力分别用 pb 和Fb表示。则 ( )
A. B.
C. D.
(8题图) (9题图)
9.如图甲所示,一块质量分布均匀的长木板平放在水平桌面上,对长木板施加一个水平向右的力 F,使木板沿着与桌子长边缘平行的方向缓慢向右做直线运动,直到木板的 长度伸出桌面时停止运动,此过程中木板对桌面的压强p与木板被推动的距离x的关系图像如图乙所示。已知木板宽为0.25m,下列判断正确的是 ( )
A.长木板的底面积为0.25 m2
B.当x=0.26m时,木板对桌面的压强为37.5 Pa
C.当x=0.30m时,木板对桌面的压力为9 N
D.移动过程中,木板对桌面的压力先不变后增大
10.(2025八上·金华月考)如图所示,有一质地均匀的长方体,质量为1千克,底面积为120厘米2,放在水平桌面上时与桌面的接触面积为100厘米2,则此时它对桌面的压强为 帕;若竖直切除右边的阴影部分,则剩余部分(仍在桌面上)对桌面的压强会 (填“变大”变小”或“不变”)。
(10题图) (11题图)
11.如图所示为探究固体压强时的情景,图甲中,两手指间水平挤压铅笔,按笔尖的手指较疼,说明压力大小相同时,受力面积越小,压力的作用效果越 (填“明显”或“不明显”)。铅笔静止时,两手指对铅笔的压力是一对 (填“相互作用力”或“平衡力”)。若将铅笔按如图乙所示竖直放置, (填“能”或“不能”)得出以上结论。
12.(2025八上·海曙开学考) 盲道是专门帮助盲人行走的道路设施。盲道一般由两类砖铺就,一类是条形引导砖,引导盲人放心前行,称为行进盲道;一类是带有圆点的提示砖,提示盲人前面有障碍,该转弯了,称为提示盲道。这是让盲人通过 鞋底与路面的接触面积的方法来 增大压强达到目的。(填“增大”或“减小”)
(12题图) (13题图)
13.已知两个实心圆柱体A、B的底面积之比为1:3,高度之比为2:3,构成A、B两个圆柱体物质的密度分别为ρA和ρB,将B放在水平地面上,A叠放在 B 上面(如图甲所示),B对地面的压强为p1,若把B叠放在A 上面(如图乙所示),B对A 的压强为p2,若 1:2,g取10 N/ kg,则 ;若A 的重力为5 N,则图甲中B对地面的压力为 N。
14.(2024八上·镇海区期中)如图所示,一质量均匀的长方体木板放在水平桌面上静止,①②③各为其中的。图甲此时它对桌面的压强为p。小龙同学首先只切除③,余下的木板对桌面的压强p1,则p p1:然后再切除①,余下的木板对桌面的压强为p2,则p1 p2(两空均选填“>”或“=”或“<”),如果用一个水平推力F将物块A从图甲位置推到如图乙位置,压强随时间变化的关系图象应为 (填“丙”或“丁”)图。
15.(2023八上·镇海区期中)如图所示,体积相同的长方体甲、乙置于水平地面,其中甲、乙阴影部分为等大的正方形,甲、乙的密度分别为ρ甲、ρ乙,对地面的压强分别为p甲、p乙,将它们顺时针旋转90°,甲、乙对地面压强的变化量分别为Δp甲、Δp乙,若Δp甲<Δp乙,则ρ甲 ρ乙,p甲 p乙。
(15题图) (16题图)
16.(2023八上·鄞州期末)水平桌面上有一叠圆形的金属片,如图所示,最下面的一块的物重G,面积为S,它相邻的上面一块金属片物重G/2,面积为S/2,依次类推,金属块的物重和面积逐渐减半,一直叠下去,则每个金属片上表面所受压强之比p1:p2:p3= ,桌面所受压强为 。
17.(2024八上·浙江期中)如图所示,为了探究“压力的作用效果与哪些因素有关”,小金利用三本完全相同的字典和海绵进行了如图所示的实验。回答下列问题:
(1)实验时,通过观察 来比较字典对海绵的压力的作用效果,这种实验方法叫作转换法。
(2)对比(b)、(c)两图可知:当受力面积一定时, 越大,压力的作用效果越明显。
(3)对比(d)、(e)两图,小金提出一个错误的观点,认为压力的作用效果与受力面积大小无关。我们判断其观点错误的理由是 。
(4)通过实验(b)和(d)对比,得到的结论可以解释以下现象的有 。(填序号)
①书包的背带为何做得又宽又大
②压路机的碾子很重更易压平路面
③用大木锤敲刀背来切冰冻硬肉
④用切蛋器上的细钢丝来切蛋
18.(2025八上·长兴月考)杭州亚运会田径铁饼赛场上,几只萌萌的机器狗很是吸引眼球,他们来来回回运送铁饼,四个小腿忙个不停,这是世界上首次在体育赛事中运用机器狗来运送铁饼。机器狗自身质量为18kg,背上有个卡槽,能够承受2kg的铁饼(如图),铁饼掷出后,机器狗跑到工作人员处由工作人员把铁饼放置在卡槽上,随后操控机器狗将铁饼运送至起点处。完成任务后,机器狗“趴”在场边继续等待指令。已知机器狗脚与地面的总接触面积为200cm2,以4m/s的速度匀速直线运送铁饼,用时10s,假设机器狗背着铁饼在前进过程中驱动力为其总重的0.2倍,求:
(1)假设机器狗背着铁饼匀速前进,此时受到的摩擦力为多少N
(2)机器狗背着铁饼站立在水平地面上静止时,对地面的压强是多大
19.(2025八上·长兴月考)如图所示, 平底茶壶的质量为0.4kg, 底面积为4×10-3m2,内盛质量为0.6kg的开水,水面高度在图中标出,放置在面积为1m2的水平桌面中央。
(1)茶壶对桌面的压力。
(2)水对茶壶底部的压强。
(3)水对茶壶底部的压力。
20.(2025八上·莲都月考) 质量为50 kg的小科同学骑自行车上学,在水平路面上以4m/s的速度匀速行驶,有关数据如下表所示。
自行车净重
行驶过程中轮胎与地面接触的总面积
车轮直径
轮胎承受的最大气压
问:
(1)小科和自行车的总重力是多少?
(2)小科在骑自行车行驶过程中,会对地面产生压力(符号是F),此压力大小等于小科和自行车的总重力,压力的作用效果用压强表示,压强的定义是“单位面积上受到的压力叫作压强"(温馨提示:我们已经学过“单位时间内通过的路程叫作速度”),压强用符号p表示,单位是牛/米2,也叫帕斯卡,简称帕,你能计算小科在骑自行车行驶过程中对地面的压强是多少帕吗?(请写出公式再代入数据计算)
21.小平打算在水平的书架上,按如图甲、乙所示的两种方式放置3本相同的书。假设每本书的质量为900g,长、宽、高分别为20cm、15 cm、4 cm,如图丙所示。(g 取10 N/ kg)
(1)若书的每个表面均能与书架完全接触,请通过计算说明甲、乙两种放置方式中哪种放置方式对书架的压强更小。
(2)图甲中取走右边的1本书后,剩余的书对书架的压强将 (填“变大”“变小”或“不变”,下同),图乙中取走上面的1本书后,剩余的书对书架的压强将 。
22.如图所示,甲、乙两个实心正方体放置在水平地面上,已知边长 并且它们对水平地面的压强相同,甲的质量为1.5kg ,底面积为 0.01 m2。(g 取9.8 N/ kg)
(1)求物体甲的重力。
(2)求物体甲对地面的压强。
(3)请判断甲、乙两物体的密度大小关系:ρ甲 (填“>”“<”或“=”)ρ乙,并证明你的判断 。
23.A为质量分布均匀的长方体物块,质量为300g,棱长如图甲所示。B为内部平滑的圆柱形薄壁容器,底面积为300 cm2,高为15 cm,如图乙所示。A、B 均静置于水平地面上。水的密度为 1.0×103kg/m3,g取10 N/ kg。
(1)求A 的密度;
(2)图甲中A对地面的压强为p1,将A 放入B 中后,B对地面的压强为p2,且. 求 B的质量。
24.(2025八上·婺城月考)耐久跑是金华市市体育中考的必选项目,以下为2024年男生1000m长跑的成绩评定标准;
时间 3'40" 3'50" 4'00" 4'10" 4'20" 跑完全程
分值 10 9 8 7 6 5
说明:跑完1000米所花时间小于等于3'40"记为10分,大于3'40"且小于等于3'50",记为9分,依次类推;
(1)小金静止站在跑道上准备时,双脚与地面的接触面积为4×10-2米2,请根据图中信息估算他的重力;
(2)小金在某次1000m测试中全程的平均速度为4.3m/s,请通过计算判断他的成绩。
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