压强(提高)
【学习目标】 1、了解压力,通过实验探究,知道影响压力作用效果的因素; 2、理解压强的定义、公式及单位,能运用压强公式进行简单计算; 3、知道增大压强和减小压强的方法。
【典型例题】
类型一、基础知识
1、如图所示物体A静止在水平桌面上,其右侧正好与桌边相齐,若用水平推力把物体A向右缓慢推出,则从开始推动到物体A翻倒之前,物体A对桌面的压力和压强的变化情况是( )
A.压力不变,压强增大
B.压力减小,压强增大
C.压力减小,压强不变
D.压力和压强都不变
【答案】A 【解析】放在水平桌面上的物体对桌面的压力来自于自身的重力,因为重力不变,所以在这一过程中,物体对桌面的压力也不变;在压力不变的情况下,随着物体被缓慢推出,受力面积逐渐减小,压强逐渐增大,因此只有A符合题意。
【总结升华】此题中要先分析压力的变化,明确压力是不变的,再根据压力不变时,压强与受力面积成反比,判断出压强是增大的。
举一反三:
【变式】一个长方体木块放在水平桌面的边缘,O为木块的中心,如图所示。木块的重力为G,底面积为S,则下列说法正确的是( ) A.木块对桌面的压力为G B.木块对桌面的压强为G/S C.木块对桌面压力的受力面积小于S D.沿竖直方向将木块外侧的部分切掉,桌面受到压强变小
【答案】ACD
2、如图所示,甲、乙两个立方体(V甲>V乙),分别放在水平地面上,它们对地面的压强相等,若把乙放在甲上面,甲对地面的压强增大p1,若把甲放在乙上面,乙对地面的压强增大p2,则p1、p2的大小关系为( ) A.p1>p2 B.p1=p2 C.p1
【解析】甲、乙两立方体如图放置时,对地的压力的大小都等于其所受的重力的大小,由F=G=pS知,在p相同时,因为甲的作用面积比乙大,可知两立方体的重量大小关系为G甲>G乙,无论将甲放在乙上还是将乙放在甲上,它们对地的压力相等,但乙放在甲上时,它们对地的作用面积为甲的底面积,比甲放在乙上时对地的作用面积大,依据p=F/S知,将乙放在甲上对地的压强要小些。 【总结升华】解此类题的关键是: ①放在水平面上时,物体对支持物的压力的大小等于物体受到的重力的大小; ②当放在水平面上时,无论怎样放置,压力都不变; ③受力面积等于物体与地面的接触面积。
举一反三:
【变式】某工厂修建一座烟囱,设计的烟囱地基占地面积4m2,建成的烟囱重约,对打算修建烟囱的地方进行勘测,测得这里的地面所能承受的压强为。问:这座烟囱能否按原设计修建?如果不行而又必须在原地修建,可采取什么措施? 【答案与解析】烟囱对地面的压力,按计划修时, 压强。 所以不能按计划修建,若在原地修建, 可采取增大地基面积或采用轻质材料等措施减小烟囱对面的压强。
3、在下列事例中,采用增大受力面积的方法减小压强的是( ) A.啄木鸟利用长长的尖嘴啄食害虫 B.老虎用其锐利的牙齿咬碎猎物 C.火星探测车的轮子很宽 D.斧头的刃越薄越锋利
【答案】C 【解析】啄木鸟的尖嘴,老虎锐利的牙齿,斧头锋利的刃,都是通过减小受力面积来增大压强的;探测车用很宽的轮子接触地面,增大了地面的受力面积,减小了地面受到的压强,可以防止探测车陷入地下。
【总结升华】本题主要考查的是增大、减小压强的方法,在平时的学习过程中,要擅于运用物理知识来解释一些日常现象,从而为解答此类题积累经验。 举一反三:
【变式】 盲道是为盲人提供行路方便和安全的道路设施,一般由两种砖铺成,一种是条形引导砖,引导盲人放心前行,称为行进盲道;一种是带有圆点的提示砖,提示盲人前面有障碍,该转弯或上、下坡了,称为提示盲道。砖上的条形或圆点高出地面5mm,当盲人走在上面时( )
A.增大了脚底的压力,使脚底产生感觉
B.增大了脚底的压强,使脚底产生感觉
C.减小了脚底的压力,使脚底产生感觉
D.减小了脚底的压强,使脚底产生感觉
【答案】B
类型二、知识运用
4、有两组同样的砖,A组一块,B组两块,每块砖的长:宽:高=4:2:1,要使这两组砖对面的压强相等,可以怎么放?请大家动脑筋想一想,写在下面的横线上。(想出的办法越多越好) (1)_____________________________________________; (2)_____________________________________________; (3)_____________________________________________。 【思路点拨】压力与受力面积同时决定了压强的大小,因此,要想使两组的压强相等,压力之比、受力面积之比必须都相等才行。 【答案与解析】 当粗细均匀,密度均匀的物体(长方体、正方体、圆柱体)放于水平面时,对水平面的压强,此时压强P与底面积无关,只与密度和高度有关。砖相同,密度相同,只要两种放法能够保证砖的高度相等即可,于是可以得到以下三种放法,如图(1)(2)(3)所示,另外,根据长:宽:高=4:2:1,又可得到两种放法如图(4)(5)所示。 【总结升华】本题的开放性很强,可根据压强公式,由压力和受力面积关系找到压强相等的放法,但这种分析方法较复杂。根据砖属于长方体且又放在水平面上,可用p=ρgh来判断压强大小,这样分析过程就大大简化了。
举一反三:
【变式】a、b两个由同种材料制成的圆柱体,它们的高度相同,质量之比,把它们竖直放置在水平桌面上,则水平桌面受到圆柱体的压强之比等于( ) A.1:1 B.3:5 C.5:3 D.9:25 【答案与解析】依据① 即受力面积之比为 ② 即 ③。
所以此题应选A。
5、如图所示,实心均匀正方体A,B放置在水平地面上,受到的重力均为64牛,A的边长为0.2米,B的边长为0.3米。
①求正方体A对水平地面的压强
②求正方体A、B的密度之比ρA:ρB
③若正方体A、B上沿水平方向分别截去相同的厚度h后,A、B剩余部分对水平地面的压强pA′和pB′。请通过计算比较它们的大小关系及其对应的h的取值范围。
【思路点拨】①已知A受到的重力为64牛,A的边长为0.2米,要求正方体A对水平地面的压强,可先求出A的底面积,再利用把A放置在水平地面上受到的压力等于重力这一条件,最后利用公式求出。②已知A的边长为0.2米,B的边长为0.3米,可先求出A、B的体积,及A、B的质量之比,再利用公式求正方体A、B的密度之比ρA:ρB。③由于A、B分别截去相同的厚度h后,h的值不确定,对地面的压力不同,产生的压强也不同,因此应先求出A、B压强相同时截去相同厚度h的数值,然后展开讨论。
【答案与解析】
【总结升华】本题考查了压强的计算、求密度的比值、A、B上沿水平方向分别截去相同的厚度h后,A、B剩余部分对水平地面的压强pA′和pB′的大小关系,在解题时要记住相关公式,灵活运用密度公式解决比值问题,最后对压强pA′和pB′的大小关系展开讨论。
举一反三:
【变式】 已知长方体A、B的密度之比为2:1,底面积之比为l:3,高度之比为2:3。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pB。若把B叠放在A上面,如图乙所示,B对A的压强为pB(。则pB:pB( 为
A. 4:9 B. 3:1 C. 13:3 D. 13:27
【答案】D
【巩固练习】
一、填空题
1、如图所示,墨水瓶放在桌面上,画出墨水瓶受到的重力和墨水瓶对桌面的压力的示意图。其中重力的施力物体是________,受力物体是________;压力的施力物体是________,受力物体是________。
2、(1)345cm2=________m2 (2)4×106 m2=________cm2
(3)1.96×105 Pa=________N/m2 (4)6M Pa=________Pa
3、重200N的木板底面积为0.5m2,放在水平地面上,则它对水平地面产生的压强是________Pa。
4、30N的压力作用在0.5cm2的面积上产生的压强是________Pa。如果受力面积不变,要产生8×105 Pa的压强,压力应为________N。
5、水平桌面的面积为1m2,上面放着一个质量为5kg的物体,物体与桌面接触面积是10dm2。物体对桌面的压力为________N,对桌面的压强为________Pa。(g取10N/kg)
6、如图所示,物体A在水平推力F的作用下,从甲图位置匀速运动到乙图位置,在此过程中,A对桌面的压力将__________,A对桌面的压强将__________。(选“变大”、“不变”或“变小”)
二、选择题 7、一个普通中学生双脚站立在水平地面上,他对水平地面的压力、压强最接近( ) A.500N 104pa B.500N 103pa C.50N 104pa D.50N 103pa 8、如图所示的四个实例中,为了增大压强的是 ( )
9、一位同学在结冰的湖面上行走时,突然发现脚下的冰即将破裂,他应采取的措施是( ) A、站着不动 B、赶快跑向岸边
C、立即改成单脚站立 D、就地伏在冰面上慢慢向岸边挪动
10、用铁做成三个高度相同粗细不同的实心圆柱体,竖直放置在水平桌面如图所示,它们对桌面的压强分别为pA、pB、pc则( )
A、pApB>pC
C、pA=pB=pC D、无法判断
11、有两块完全相同的砖,每块重19.6N,边长分别是20cm、10cm、5cm,如图所示,那么A对B的压强是( )
A、3.92×103Pa B、1.96×103Pa C、3.96Pa D、9.8×103Pa
12、把同种材料制成的甲、乙两个正方体放在水平桌面上,甲、乙对桌面的压强分别为p1和p2。如图所示,把甲放在乙的上面,则乙对桌面的压强为( )
A. B. C. D.
三、简答与计算题
13、今年“六一”小明背了很重的背包和同学们去野营,其中有几位同学约好要进行滑板车比赛,所以每人均带了一辆滑板车。在途中,他们遇到了一处泥泞路段,如果要绕道,则需花很长时间,请你利用学过的物理知识,帮小明设计一种合理的方法,使他们顺利通过泥地,并简述理由: 方法:_______________ 理由:_______________ 14、在高速公路上,一些司机为了降低营运成本,肆意超载,带来极大的危害。按照我国汽车工业的行业标准,载货车辆对地面的压强应控制在以内。有一辆自重2000kg的6轮汽车,已知该车在某次实际营运中装货10t,每个车轮与地面接触面积为0.02m2。求 ①这辆汽车对路面的压强是多少?是否超过行业标准? ②如果要求该车运行时不超过规定的行业标准,这辆汽车最多装多少吨货?(设车轮与地面的接触面积不变,g取10N/kg) 15、通常情况下,物体压在同样的泥地上,如果压强相同则压痕深度相同。野生运动调查员在野外泥地上发现黑熊刚留下的足印。为了估算黑熊的质量,他把一个底面积是10cm2的容器放在足印附近的泥地上,再慢慢往容器中倒入沙子,直到容器在泥地上留下与黑熊足印相同的痕迹,测出此时装了沙的容器总质量为1.25kg。(g取10N/kg) ①装了沙的容器对泥地的压强是多大? ②量出黑熊与地接触的足印痕总面积共800cm2,则黑熊的质量有多大?
16、“业余侦探”小明发现两个并拢的“可疑”鞋底印,为了估测那个人的体重,小明在方格纸上描下一只鞋底接触地面部分的轮廓,如图所示,图中每个小方格的面积是5cm2,测量时,凡大于半格的都算一格,小于半格的,两个算一个完整格。为了测量压强,他在鞋印旁边的地面上用压力测力计竖直向下压一薄垫片,垫片的重力不计,与地面接触的面积是10cm2,当垫片下陷的深度与鞋印的深度相同时,测力计读数是15N,根据以上数据,试求:(g取10N/kg) (1)垫片对地面的压强; (2)“可疑”人的质量。
【答案与解析】
一、填空题
1、【答案】地球;墨水瓶;墨水瓶;桌面
2、【答案】(1)3.45×10-2 ; (2)4×1010 ; (3)1.96×105 ; (4)6×106
3、【答案】400
4、【答案】6×105;40
5、【答案】50;500
6、【答案】不变; 变小 【解析】从图示可知,A对桌面的压力的大小等于物体的重力的大小,A由甲图位置到乙图位置,对桌面的压力大小不变,而与桌面的接触面积,即受力面积变大,故A物体对桌面的压强变小。
二、选择题 7、【答案】A 【解析】先估计中学生的质量约为50kg,对地面的压力约为500N,再估计人脚的面积,长和宽 长约25cm宽10cm。,所以:。
8、【答案】C【解析】坦克装有宽大的履带,书包背带做得较宽, 在铁轨下面铺枕木,都是通过增大受力面积来减小压强的;斧头锋利的刃减小了受力面积,增大了压强。
9、【答案】D
【解析】冰即将破裂是说冰已承受到最大压强,人要安全必须减小对冰面的压强。人的重力一定,而人对冰面的压力,是由人受重力产生的,这时人对冰面的压力等于重力。由P=F/S知,F一定情况下,只有增大受力面积,才能减小人对冰面的压强。A、B、C、选项中的措施都不能有效地增大受力面积,D选项是人就地爬伏,大大地增加了冰面的受力面积,从而达到了减小压强的要求,因此本题应选D。
10、【答案】C。 【解析】圆柱体受到重力的大小等于它对水平桌面的压力,即有F=G=mg。而m=ρV,圆柱体的体积等于底面积乘高,即V=Sh,所以F=ρ·S·h·g。根据压强计算公式p=F/S可得 。由此可见实心圆柱体对水平桌面的压强与圆柱体的密度和高度有关,而与圆柱体的底面积大小无关。本题三个圆柱体都是用铁制成的,且高度相同,因此它们对水平桌面的压强是相同的。可见实心柱体或正方体、长方体对水平面的压强只与物体的密度和高度有关,而与底面积,质量的大小无关。以上分析可以判断出A、B、D选项是错误的。
11、【答案】A【解析】要计算A对B的压强,必须知道A对B的压力F和A、B的受力(接触)面积,本题的关键是受力面积,应为A、B重叠部分的面积,本题中S=5cm×10cm=50cm2=5×10-3m2那么,
12、【答案】C 【解析】设甲、乙两个正方体的棱长分别为a、b,密度为, 甲、乙两个正方体放在水平桌面上时,对桌面的压强分别为: , , 所以,。 将甲放在乙上面,乙对桌面的压强为:。 把,代入得。
三、简答与计算题
13、【答案与解析】 方法:①他们把滑板车铺在地上 ②将肩上的背包卸下,放在滑板上拖过去。 理由:①在压力一定的情况下,增大受力面积来减小压强。 ②在受力面积一定时,减小压力来减小压强。
14、【答案与解析】 ①这辆汽车的总质量 车的总重。 车对路面的压强, ∵ , ∴ 超过行业标准。 ②要使该车不超规定的行业标准,则这辆车的重力应不大于车对地面的最大压力, 总重, 总质量, 可运货物的质量为。
15、【答案与解析】
深度相同压强相同p相同 , 。 16、【答案与解析】
(1)垫片对地面的压强: (2)两只脚与地面的接触面积:, 人对地面的压强:由得 , 质量: