第四章 压强与浮力
一、压力 压强
第1课时 压力与压强
知识点 1 压力
1．关于压力，下列说法中正确的是( )
A．压力的方向总是竖直向下的
B．压力的大小总是等于物体所受重力的大小
C．压力的方向总是垂直于接触面
D．当物体静止放在水平面上时，压力和物体重力大小相等，方向相同，因此，压力就是重力
2．压路机对地面、运动员对跳板、图钉对墙壁、小孩对滑梯都有压力的作用，这些力都是________作用在物体上的。
3．自由静止在水平面上的物体，对水平面的压力大小________(选填“大于”“小于”或“等于”)重力。
4．把质量为10 kg的物体，自由静止放在水平地面上，则地面受到的压力为________N。(g取10 N/kg)
5．判断图4－1－1中各面受到压力的大小，已知物体A的重力GA＝10 N，物体B的重力GB＝20 N，F＝20 N，F1＝15 N。
甲 乙 丙 丁 戊
图4－1－1
图甲中地面受到的压力是______N；图乙中地面受到的压力是______N；图丙中地面受到的压力是______N；图丁中地面受到的压力是______N；图戊中顶面受到的压力是______N。
6．(1)如图4－1－2所示，物体自由静止在水平面上，画出物体对水平面压力的示意图。
(2)如图4－1－3所示，物体静止在斜面上，画出物体对斜面压力的示意图。
图4－1－2
图4－1－3
知识点 2 影响压力作用效果的因素
7．在压力一定时，受力面积越大，塑料泡沫被压下的深度越______，说明压力的作用效果与________________有关。在受力面积一定时，压力越大，塑料泡沫被压下的深度越________，说明压力的作用效果跟____________有关。
8．如图4－1－4所示，为了探究“压力的作用效果与什么因素有关”，小红利用小桌、钩码、沙槽进行实验。
图4－1－4
(1)要探究“压力作用的效果与压力大小是否有关”的实验。可以采用观察______________来比较压力的作用效果。实验中要控制________保持不变，改变__________，观察________________________________________________________________________。
(2)要探究“压力作用的效果与受力面积大小是否有关”的实验。可以采用观察____________来比较压力的作用效果。实验中要控制__________不变。
(3)实验现象如图4－1－4所示，比较甲、乙两次实验能得到的初步结论是__________________________；比较________两次实验能得到的初步结论是在压力大小相同时，压力的作用效果与受力面积的大小有关。
知识点 3 压强
9．压强是反映________作用效果的物理量，物理学中把______________________叫作压强。物理学上用字母________来表示压强，计算公式是________。压强的国际单位是________，简称________，用符号________表示。
10．一个苹果对水平地面的压强大约是500 Pa＝________N/m2，它表示________________________________________________________________________。
11．在1.2 m2的水平桌面上放着一个质量为5 kg的物体，物体与桌面的接触面积为0.1 m2，则物体对桌面的压强是________Pa。(g取9.8 N/kg)
12．为了探究压强大小跟哪些因素有关，老师准备了如图4－1－5所示的器材：①用钉子作腿的小桌；②海绵；③砝码；④木板；⑤盛有适量水的矿泉水瓶；⑥装有沙的容器等供同学们选择。同学们所选的四组器材中，不能达到探究目的的是( )
图4－1－5
A．①③⑥ B．②⑤
C．②③④ D. ③④⑤
13．20 kg的物体放在0.8 m2的水平桌面上，物体对桌面的压力是________N，桌面对物体的支持力是________N，这两个力是不是一对平衡力？答：________。(g取9.8 N/kg)
14．如图4－1－6所示，小刚为了探究压强可能与受力面积和压力的大小有关，他找到了下面的器材：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。
图4－1－6
(1)通过实验图a、图b，可以得出：力使物体发生________，小刚是根据_________________________________来比较压强的。
(2)通过实验图b、图c，可以得出：在_________________________________
一定时，________越大，压强越大。
(3)通过观察图________、图________后得出：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________pe。
15．放暑假了，张亮和几个同学背着饮料和一些小食品到海边游玩，在海边观察到一些现象：有些人游完泳快上岸时，总是急跑几步；在沙滩上散步的人，穿高跟鞋比穿平底鞋要陷得深。他们的体重都差不多，但对沙地的作用效果却不同。压力的作用效果究竟与什么因素有关呢？
(1)①张亮的猜想：压力的作用效果可能与压力大小有关。
②你的猜想：__________________________________________________________。
(2)对以上两种猜想，同学们在海边仅用一个带盖的矿泉水瓶就设计出了验证猜想的探究实验，请你说明验证的方法。
验证猜想①：________________________________________________________；
验证猜想②：_________________________________________________________。
(3)请你设计出验证猜想①或②的记录表格。
(4)以上探究实验包含了哪几个探究要素：______________________(至少写出三个)。
考| 题| 展| 示
16．2018·房山二模 下列说法中正确的是( )
A．压力大小与重力大小总是相等的
B．压力方向与重力方向总是重合的
C．重力的施力物体是地球
D．压力的施力物体是地球
17．2018·东城一模 小东同学在探究“压力作用效果与受力面积的关系”时，利用铁架台、烧瓶夹、煮熟去皮的鸡蛋、包装带进行实验。实验步骤如下：
图4－1－7
①如图4－1－7甲所示，他把鸡蛋放到了铁架台的烧瓶夹上，手拿比较宽的包装带切鸡蛋，没有切开；
②他换用同种材料的细包装带再次切该鸡蛋，如图乙所示，鸡蛋被切开了；
小东同学因此得出结论“压力的作用效果与受力面积有关”。
(1)小东同学的探究过程中存在的问题是：______________________________________________________________________。
(2)为解决该问题，你认为需要补充的器材是：________________。写出改进措施：________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
详解详析
1．C 2.垂直 3.等于
4．100 5.10 30 30 5 5
6．(1)如图所示 (2)如图所示
[解析] 压力的作用点在物体相互挤压的接触面上。压力的方向不一定是竖直向下的，而是与接触面垂直且指向被压物体。
7．小 受力面积大小 大 压力大小
8．(1)沙面的凹陷程度 受力面积 压力大小 两次小桌陷在沙子中的深度
(2)沙面的凹陷程度 压力大小
(3)在受力面积相同时，压力的作用效果与压力大小有关 乙、丙
9．压力 作用在物体上的压力与受力面积的比 p p＝ 帕斯卡 帕 Pa
10．500 地面每平方米的受力面积上受到苹果的压力是500 N
11．490 [解析] 物体放在水平桌面上，压力等于物体所受重力，即F＝G＝mg＝5 kg×9.8 N/kg＝49 N。受力面积是相互挤压的两个物体之间的接触面积，即0.1 m2；因此压强p＝＝＝490 Pa。
12．D [解析] 压强的大小与压力大小和受力面积的大小两个因素有关，要想探究压强大小与压力大小和受力面积大小的关系，则所选器材要能改变压力、受力面积，并且能明显看出压力作用效果的不同，所以D不符合要求。
13．196 196 不是 [解析] 物体垂直作用在水平桌面上，压力等于物体所受重力，即F＝G＝mg＝20 kg×9.8 N/kg＝196 N；物体压桌面，桌面支持物体，这是相互作用力，大小相等，即支持力等于压力；不是一对平衡力，因为两个力作用在不同的物体上。
14．(1)形变 海绵的凹陷程度 (2)受力面积 压力 (3)b d (4)>
[解析] (1)由图示可以得出：力使物体发生形变，小刚是根据海绵的凹陷程度来比较压强大小的；(2)由图b、图c，可以得出：在受力面积一定时，压力越大，压强越大；(3)通过观察图b、图d后得出：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，由图e中受力面积大可知，pb>pe。
15．(1)②压力的作用效果可能与受力面积的大小有关
(2)①把沙子铺平，在矿泉水瓶中装入半瓶的海水(或沙子)，正立放在沙滩上；再在矿泉水瓶中装入满瓶的海水(或沙子)，正立放在沙滩上，观察比较两种情况下沙面的凹陷深度
②把沙子铺平，在矿泉水瓶中装入适量的海水(或沙子)，拧好盖分别倒立、正立放在沙滩上，观察两种不同放法时沙面的凹陷深度
(3)验证猜想②的记录表格：
瓶放置方式
正放
倒放
沙面凹陷程度
(4)提出问题、猜想与假设、设计实验、收集数据
16．C
17．(1)没有控制压力保持不变 (2)质量较大的钩码(或重物) 在①和②中不用手拿包装带切剥好的熟鸡蛋，而是都通过包装带上加挂相同个数的钩码来切剥好的熟鸡蛋
压力与重力的区别
区别与联系
重力
压力
区别
定义
由于地球的吸引而使物体受到的力
垂直作用在物体表面上的力
施力物体
地球
人、机械或施压的物体
方向
竖直向下
垂直于受力面
作用点
物体的重心
在接触面上
性质
引力
弹力
联系
①有时压力是由于物体的重力而产生的，如水平面或斜面上的物体对支撑面的压力。②当物体独立地置于水平面上时，物体对水平面的压力大小等于物体的重力。③当物体独立地置于斜面上时，物体对斜面的压力小于物体的重力
第2课时 压强的应用
知识点 1 增大或减小压强的方法
1．如图4－1－8所示的几个现象中，属于减小压强的是( )
图4－1－8
2．如图4－1－9所示的四个实例中，属于增大压强的是( )
图4－1－9
3．人坐在沙发上比坐在椅子上舒服，这是因为( )
A．沙发有弹性把人拖住了
B．沙发对人的压力比椅子对人的压力小一些
C．沙发对人的压强比椅子对人的压强小一些
D．以上解释都不对
4．下列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
5．如图4－1－10所示是我国研制的“玉兔号”月球车，月球车装配有表面凹凸很深的六只“大脚”，这样设计六只“大脚”的目的是____________________________________。
图4－1－10
知识点 2 压力与压强的计算
6．一个边长为10 cm的正方体物块，重为20 N，放在水平面上，则物块对水平面的压力是________N，压强是________Pa。
7．把重为29.4 N、棱长为10 cm的正方体自由放在水平桌面上，物体对桌面的压力是______N，地面的受力面积为________m2，地面受到的压强是______Pa。
8．为营造高雅的诗意校园，济南市某中学在校园内修建了一座孔子雕像。整座雕像总质量为3000 kg，由孔子像和水平基座两部分组成，如图4－1－11所示，其中水平基座是由花岗岩制成的，已知该花岗岩的密度为2.6×103 kg/m3，水平基座体积为0.5 m3，水平基座与地面接触的总面积为1.5 m2。g取10 N/kg，求：
(1)水平基座的质量。
(2)整座雕像对水平地面的压强。
(3)请利用学过的知识解释水平基座做得比较大的好处。
图4－1－11
9．用大拇指和食指拿住一支一端削尖的铅笔，如图4－1－12所示，下列说法正确的是( )
图4－1－12
A．大拇指受到的压强比食指的大
B．食指受到的压力比大拇指的大
C．大拇指与食指受到的压强相等
D．大拇指与食指受到的压力相等
10．用螺丝固定工件时，要在螺帽下垫一个面积较大的垫圈，使用垫圈是为了( )
A．增大螺帽对工件的压强
B．减小螺帽对工件的压力
C．增大接触面的粗糙程度，防滑
D．增大工件的受力面积，减小压强
11．未装满橙汁的密闭杯子，先正立放在桌面上(如图4－1－13甲所示)，然后反过来倒立在桌面上(如图乙所示)，两次放置橙汁对杯底的压力分别是FA和FB，则( )
图4－1－13
A．FA＞FB B．FA＜FB
C．FA＝FB D．无法判断
12．如图4－1－14甲所示，一块长木板放在水平桌面上，现用一水平力F，向右缓慢地推木板，使其一部分露出桌面如图乙所示。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的变化情况是( )
图4－1－14
A．F、p不变，f变大
B．F、f不变，p变小
C．F变小，p、f变大
D．F、f不变，p变大
13．经国务院批准，自2016年起，将每年4月24日设立为“中国航天日”，中国航天人为探月工程的“回”努力奋斗。已经成功“落”到月球上的“玉兔号”月球车(如图4－1－15所示)相对于地球是________(选填“运动”或“静止”)的，其车轮宽大是为了________(选填“增大”或“减小”)压强。
图4－1－15
14．一物体的重力为9.8 N，现用F为30 N的压力垂直于墙壁压住物体，则墙壁受到的压力是________N，若物体与墙壁的接触面积为100 cm2，则墙壁受到的压强是__________Pa。
15．当物体对水平面的压力一定时，物体对水平面的压强随受力面积变化规律的图像如图4－1－16所示。请根据图像判断，当受力面积为0.4 m2时，物体对水平面的压强为____________Pa。
图4－1－16
16．下表是小强在某次实验中记录的实验数据，请根据表格中的数据归纳出压强p与压力F的关系式：p＝______________。
F/N
10
12
14
16
18
20
p/Pa
600
720
840
960
1080
1200
考| 题| 展| 示
17．2018·北京 下列实例中，为了增大压强的是( )
A．书包带做得较宽
B．图钉帽做得面积较大
C．大型平板车装有很多车轮
D．石磨的磨盘做得很重
18．2017·东城一模 京剧是中国五大戏曲剧种之一，腔调以西皮、二黄为主，用胡琴和锣鼓等伴奏，被视为中国国粹，列入了“人类非物质文化遗产代表作名录”。图4－1－17中，这位扮相为孙悟空的京剧演员连续地展示了两个亮相动作，他对地面的压力及压强分别为F甲、F乙、p甲、p乙，则下列判断中正确的是( )
图4－1－17
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
详解详析
1．D 2.C
3．C [解析] 人对沙发和椅子的压力相同，沙发的受力面积大，人对沙发压强小，沙发对人的压强小，人感到比较舒服。
4．A [解析] 压力不一定等于重力；压强不但与压力大小有关，还与受力面积有关。综合分析，A正确。
5．增大月球车与月球表面的接触面积，减小对月球表面的压强
6．20 2000
7．29.4 0.01 2940
[解析] 自由放在水平桌面上的物体对桌面的压力的大小等于其重力的大小，受力面积即压力作用在接触面上的有效面积，即为正方体的底面积。根据p＝可得压强。注意1 cm2＝10－4 m2 。
8．(1)水平基座的质量：
m＝ρV＝2.6×103 kg/m3×0.5 m3＝1300 kg。
(2)整座雕像的重力：G＝m总g＝3000 kg×10 N/kg＝3×104 N，整座雕像对水平地面的压力F＝G＝3×104 N，整座雕像对水平地面的压强：p＝＝＝2×104 Pa。
(3)水平基座做得比较大的好处是增大地面的受力面积从而减小压强，使雕像不易压坏地面。
9．D [解析] 由二力平衡可知，大拇指与食指对铅笔的压力相等，而笔尾与大拇指的接触面积大于笔尖与食指的接触面积，故大拇指受到的压强比食指的要小。
10．D
11．B [解析] 装橙汁的杯子如图甲所示放置时，下窄上宽，杯底受到的压力小于水的重力，因为杯侧壁也承担了一些水的重力；当如图乙所示放置时，杯底受到的压力大于水的重力，因为杯子的侧壁给了水一个向下的压力。
12．D
13．运动 减小
14．30 3×103 15.2000
16．60 Pa/N×F
17．D
18．D
