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固体产生压强讲义
固体产生压强讲义
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课 题
固体的压强
教学目标
1、能举例说明压力的特点和压力的作用效果。
2、能确定压力的作用效果跟压力的大小和受力面积的大小有关,用单位面积上的压力可以很好地反映压力的作用效果。
3、能正确理解压强的物理意义,知道压强的单位,并能根据压强的计算公式经行计算。
4、探究规则形固体产生的压强与什么因素有关
重点、难点
1、能正确理解压强的物理意义,知道压强的单位,并能根据压强的计算公式经行计算。
考点及考试要求
1、能正确理解压强的物理意义,知道压强的单位,并能根据压强的计算公式经行计算。
教学内容
知识框架
压强的知识点:
1、压力的定义:
是垂直作用物体表面的力。
2、压力的方向:
垂直于受力表面并指向受力物体。
(与重力方向进行区别)
3、压力产生的原因:
物体相互接触并相互挤压。
相互接触的物体不一定有压力。
压力与重力的比较:
产生的原因
方向
大小
作用点
重力
地球的吸引
竖直向下
G=mg
重心
压力
接触且挤压
垂直接触面,指向受力物体
由实力物体决定
在受力物体表面上
4、压力的作用效果跟压力的大小和受力面积的大小有关,一般在科学上用压强来表示;
5、压强的定义:
单位面积上受到的压力叫做压强.
6、压强的计算公式:
P=F/S(P表示压强,F表示压力,单位:
N,S表示受力面积,单位:
m2不可以是cm2)。
公式变形:
F=PS,S=F/P.如果题目计算在水平面物体的压力时,根据压力等于重力计算。
7、 压强的单位:
帕(Pa)(1帕=1牛/米2,常用的压强单位有百帕,千帕,兆帕)
知识拓展:
帕斯卡是一个很小的单位,1帕约等于对折报纸的对桌面的压强,一块砖平放在水平面上时对地面的压强约是1000帕,100帕表示的是每平方米面积上受到的压力是100牛。
压强的意义:
例如1Pa的意义为:
1平方米上受到的压力为1牛顿。
8、增大和减少压强的方法:
(控制变量)
(1)增大压强的方法:
A、压力不变时,减小受力面积;B、受力面积不变时,增大压力
(2)减小压强的方法:
A、压力不变时,增大受力面积;B、受力面积不变时,减少压力
典型例题
例1、在生物进化的过程中,动物身上的各种器官不断地完善,以适应生存的环境。
我们所了解的以下事例中,有减小压强功能的是……()
A.号称“森林医生”的啄木鸟,长有细长而又坚硬的尖喙,便于啄开树皮
B.人口腔里的牙齿根据咀嚼功能的不同,分出了切牙、尖牙等
C.骆驼的体重比马的体重大不了一倍,脚掌面积却是马蹄的三倍
D.大象长有两个大大的耳朵,不仅可以发挥听觉功能,还能用于散热
例2、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
例3、在结冰的河面上玩耍时,若发现脚下的冰即将破裂,应立即采取的措施是
A.迅速跑开B.单脚站立C.双脚站立D.趴在冰面上挪开
例4、下面措施中,属于减小压强的是 ( )
A.菜刀刀刃磨得很薄 B.纸盒包装饮料常配有一根一端很尖的塑料吸管
C.缝衣针的针尖做得很尖 D.房屋的地基比墙宽
例5、如图,小明和小强背着背带宽度不同的书包上学。
对这两只书包,从科学角度看( )
A.背带窄些的书包较好,它能减小对肩部的压强
B.背带宽些的书包较好,它能减小对肩部的压强
C.背带宽些的书包较好,它能减小对肩部的压力
D.背带窄些的书包较好,它能减小对肩部的压力.
例6、关于压力和压强,下列说法中正确的是 ()
A.物体的质量越大,对受力面的压力一定越大
B.压力越大,对受力面的压强越大
C.受力面积越小,产生的压强一定越大
D.压力一定时,受力面积越小,产生的压强一定越大
例7、某同学在水平公路上骑自行车,当车胎发生缓慢漏气时,车胎对地面的压力和压强
A.压力和压强不变 B.压力和压强都变大
C.压力不变,压强变小 D.压力变小,压强变大
针对性练习
1、据美联社报道, “机遇号”火星探测器由于车轮陷入到细沙中而被困在火星表面的一个沙丘上,一直动弹不得,这与沙丘能够承受的压强较小有关。
如果你是火星探测器的设计者,为了减小探测器对地面的压强,可行的改进方法是( )
A.增大探测器的质量 B.增大车轮与地面的接触面积
C.减小车轮表面的粗糙程度 D.减少车轮的个数
2、很多动物为了适应自身生存的环境,进化出了符合一定物理规律的身体部位,对此,从物理学的角度给出的解释中不正确的是( )
A.骆驼的脚很大,可以减小压力,从而使其在沙漠中自如行走
B.啄木鸟的嘴很尖细,可以增大压强,从而凿开树杆,捉到躲藏在深处的虫子
C.壁虎的脚掌上有许多“吸盘”,从而利用大气压使其在天花板上也不会掉下来
D.变色龙利用自身颜色的变化起到保护自己的作用
3、下列说法正确的是( )
A、压力的大小总等于物体受到的重力 B、压力的方向总是竖直向下
C、压力的大小和方向与重力一致 D、压力就是垂直压在物体表面上的力
4、河面结冰后,冰面能承受的最大压强为4×104帕,质量为60kg的学生想携带货物安全通过冰面,他每只脚与冰面的接触面是175cm2,如果他要安全通过冰面,最多能携带多少kg的货物?
5、如图2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 __ (填“变大”、“不 变”或“变小”)
9、规则形固体压强的特点:
前提条件:
(1) 规则形固体即其体积可以用底面积乘以高求得(V=S*h);
(2)规则形固体必须放置在水平桌面上,此时压力F=G;
根据固体压强的计算公式:
P=F/S=G/S=mg/S=ρVg/S=ρghS/S=ρgh
根据上述推导公式可知:
当固体的形状为规则固体时,其产生的压强与固体的密度及其高度有关:
①当密度相同时(即材料相同的物质)高度越大,压强越大。
②当高度相同时,所用材料密度越大,压强越大。
典型例题
1、竖切
对于实心均匀柱形固体,根据p=ρgh知,由于竖切前后高度不变,所以竖切后剩余部分的压强与未切割前的压强相等,再根据切割后的底面积关系便可以得出对水平面的压力关系。
【例1】如图所示,甲乙两个实心均匀正方体分别放在水平地面上,它们对地面的压强相等。
若将两个正方体沿竖直方向分别截去相同的体积,则剩余部分对水平地面的压强关系正确的是( )
A.P甲>P乙B.P甲
【例2】如图所示,甲乙两个实心均匀正方体分别放在水平地面上,它们对地面的压强相等。
若将两个正方体沿竖直方向分别截去相同的质量,则剩余部分对水平地面的压强关系正确的是()
A.P甲>P乙 B.P甲
2、横切
分为两种情况:
一类是涉及切去部分的重力或质量关系,此类用p=F/s;第二类则涉及切去部分的高度关系,此类用p=ρgh.
【例1】甲乙丙三个实心正方体分别放在水平地面上,它们对水平地面的压强相等,它们的密度ρ甲<ρ乙<ρ丙。
若在正方体上方截去质量相同的部分,则剩余部分对水平地面的压强关系为( )
A.P甲<P乙
C.P甲>P乙>P丙D.无法判断
【例2】如图所示,甲乙两实心正方体分别放在水平地面上,它们对水平地面的压强相等。
若在两正方体上方沿水平方向分别截去相同高度的部分,则剩余部分对水平地面的压强关系是()
A.P甲
P乙D.无法判断
变式练习
例1:
如图有2根粗细不同的铜棒(为圆柱体形状),二者的底面积之比为3:
1,高度之比为1:
1,将它们竖直的放在水平桌面上,则它们对桌面产生的压力与压强的关系为()
A、F甲:
F乙=1:
1,P甲:
P乙=1:
1B、F甲:
F乙=3:
1,P甲:
P乙=1:
1
C、F甲:
F乙=1:
3,P甲:
P乙=3:
1D、F甲:
F乙=3:
1,P甲:
P乙=3:
1
例2:
三个大小、形状都相同的铜、铁、铝圆柱体,竖直放在水平桌面上,则这三个圆柱体中对桌面压强最大的是()(已知ρ铜>ρ铁>ρ铝)
A、铜圆柱体 B、铁圆柱体 C、铝圆柱体 D、三个一样大
计算题练习:
例1、如图所示,物体A重30N,B重15N,物体A的底面积为10cm2,物体B的底面积为5cm2。
则A对B
的压强( )Pa,B对桌面的压强是( )Pa。
例2、如图所示,物体重10N,它与竖直墙面的接触面积是0.5dm2,现用24N的水平力把物体按在墙上,墙面受到物体的压力和压强分别为()
A.10N,2×103Pa B.10N,4.8×103Pa
C.24N,2×103 Pa D.24 N,4.8×103Pa
例3、在凯里市的一些建筑工程中,一些司机为了降低营运成本,任意超载,给路面及交通安生带来极大的危
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7×1
05Pa以内。
有一辆自重为3t的前后共10个轮子的货车,已知该车在某次实际营运中装砂石30t,每个车轮与地面的接触面积为0
.03 m2。
求:
(1)这辆货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,这辆货车最多装多少吨砂石?
(设车轮与地面的接触面积不变,计算中g取10N/kg)
例4、2011年2月10日,当涂县普降大雪。
(1)在某滑雪场,同样体重的步行者腿脚深陷雪中,而滑雪者却如履平地,为什么?
(2)据网络报道,当涂县某中学操场积雪深达14cm厘米,求雪对操场的压强有多大?
(
取
)(要有必要的文字说明和公式推导)
(3)雪后降温、路面结冰对交通安全会造成较大的影响。
请根据所学物理知识,提出2条雪天预防道路交通事故的可行措施(只提措施,不做解释)
随堂练习
一、选择
1.如图10-1所示,置于水平桌面上的均匀木块对桌面的压强为P,若沿图中的虚线竖直切去1/3,则剩余部分对桌面的压强为:
( )
A.P/3 B.2P/3 C.P D.3P/2
2.结构与功能相适应是生物学的基本原理。
如图10-2所示的四种动物器官中,具有增大压强功能的是:
( )
3.如图10-3展示了日常生活或生产技术中的四种情境,其中哪种情境运用了增大压强的知识 ()
螺母、垫片
4.如图10-4,两个形状、大小、材料完全相同的实心物体1和2,放在水平桌面上,它们对桌面产生的压力F或压强p的大小关系正确的是 ( )
A.F1>F2,p1>p2 B.F1<F2,p1<p2
C.F1=F2,p1<p2 D.F1=F2,p1=p2
5.日常生活和生产中,我们常见的以下事例中,属于减小压强的是哪一组 ( )
(1)有“沙漠之舟”称号的骆驼的体重比马的体重大不了一倍,却长有马蹄子面积三倍的脚掌
(2)号称“森林医生”的啄木鸟长有长而坚硬的尖喙,便于啄开树皮
(3)用螺栓坚固机器零件时,在螺母下垫垫圈
(4)要把图钉按进较硬的木板,需加更大的力
A.(1)
(2) B.
(1)(3) C.
(2)(4)D.(3)(4)
6.某块玻璃的表面积为S,如图10-7所示,
平放
斜放
侧放;设大气压强P0=105Pa,则平板玻璃对地面的压力说法正确的是:
()
A.平放最大ﻩﻩB.斜放最大ﻩ
C. 侧放最大ﻩD.三种放法一样大
二、填空题
7.菜的刀刃磨得很锋利是为了___________________,坦克的轮上装有履带是为了________________,书包带子做得较宽是为了___________。
载重汽车的轮子比普通汽车的轮子多,轮胎比普通汽车的轮胎宽,这是为了增大 而减小车轮胎对地面的 ;
8.在茫茫的雪原上,两个人体重相同的人在雪地里(忽略雪橇的质量),行走的人陷到雪地里,而滑雪的人没有陷入雪地中(如图10-9所示),这表明 。
9.如图10-10所示,如果把书从桌子的边缘慢慢拉开,但不离开桌面,书对桌面的压力_________;压强___________.填“变大”、“变小”或“不变”)
10.向墙上按图钉,已知图钉帽的面积为1cm2,图钉尖的面积是0.05mm2,手指对图钉帽的压力与图钉尖对墙的压力之比为 ,压强之比___________.
11.科学家研究表明,阳光照射到物体表面上时会产生压强,其值约为9×10-6Pa。
科学家设想制造出“太阳帆”,在太空中利用太阳光的压力来推动航天器的航行,上海市宇航学会曾设计出边长为110m的正方形“太阳帆”,该“太阳帆”在太空中所受阳光的压力为________________N。
12.一块长方体橡皮,重为0.3N,侧放于水平桌面上时,它与桌面的接触面积是1×10-3m2,如图10-11所示。
它对桌面的压强是 Pa。
若沿ab方向竖直向下切去一块,则剩余部分对桌面的压强
(填“变大”或“变小”或“不变”)、橡皮的密度 (填“变大”或“变小”或“不变”)。
三、简答
13.如图10-13所示,仔细观察订书机,它的结构应用了许多物理知识,其中哪些地方应用了压强知识?
试列举出来。
(1)增大压强的地方:
_____________ ;
(2)减小压强的地方:
_________________________。
14.有一辆被查堵的核定载重20t的大货车,连车带货超过100t,相当于两节火车车厢的载重量.车辆超载问题严重,路面和桥梁不堪重负,恶性交通事故时有发生.请你运用所学物理知识,说说车辆超载的危害有哪些?
(写出两点即可)
(1) ;
(2) ;
15.把同一个长方体木块先后放在软泡沫塑料的表面上,出现三种不同情况,如图10-14所示,比较三种不同情况下泡沫塑料表面的压痕,可得到的正确结论是:
(1)甲图和乙图表明,在_____相同时,__________越小,压强越_____.
(2)乙图和丙图表明,在_____相同时,__________越大,压强越_____.
四、计算与探究
16.湖北神农架科学考察队在丛林深处松软平整的泥地上发现“野人”行走时留下的新鲜脚印,队员小明用方格纸描下了“野人”的脚印,如图所示,并测出脚印深2cm.已知方格纸每小格的边长是3cm,则“野人”每只脚的面积为 cm2(不满一格的以半格计).一般情况下,人的身高大约是脚长的7倍,照此推算“野人”身高大约为 m.为了估测“野人”的质量,小明从背包中拿出一个边长为5cm的正方体铝块,放在“野人”脚印旁的平地上,并在铝块上面加岩石块,当铝块.陷入泥中的深度也为2cm时,用测力计测出铝块和岩石块的总重为65N,据此小明算出“野人”的质量为 kg.(取g=10N/kg)
17.在探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中,小明和小华利用所提供的器材(小桌、海棉、砝码、木板)设计了图(a)、(b)两个实验,通过观察图(a)、(b)后得出“压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显”的结论。
此后小华把小桌挪放到一块木板上,发现小桌对木板的压力效果不够明显,如图(c)所示。
通过对图(a)、(c)的比较又得出“压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越不明显”的结论。
请你根据已学过的压强知识分析:
(1)小明和小华是根据 的现象来比较压力的作用效果的。
(2)造成前后两个结论不一致的原因是 _______________________。
(3)设图(b)中小桌对海棉的压强是Pb,图(c)中小桌对木板的压强是Pc,则Pb Pc。
(4)比较图(b)和图(c)可知,根据压力的作用效果比较压强的大小需要满足的条件是:
。
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