初二物理竞赛第10讲固体压力压强教师版

10固体压力压强漫画释义15有 惊 无 险 的 躺钉床表演体重 475N,足尖面积 9.5cm2体重 60000N,每只脚掌面积 600cm2知识互联网知识导航压力的定义物理学中把垂直压 在物体表面上的力 叫做压力 压力的方向 总是垂直于物体的接触面 若接触面为曲面, 则垂直于切面压力与支持力压力与支持力为一对相互作用力, 等大、反向、 共线, 分别作用在两个相互作用的物体上压力与重力 压力与重力既不是相互作用力, 也不是平衡力 当物体放在水平面上, 且不受其它外力时, 压力大小=重力大小 压力可能与重力有关, 也可能与重力无关压强的定义物体单位面积上受到的压力叫压强压强的物理意义压强是一个反映压力的作用效 果的物理量; 压强越大其作用 效果越明显, 压强越小其作用 效果越不明显.压力的作用效果（压强大小）的 影响因素 压强的大小与压力的大小以 及物体的受力面积都有关 在受力面积一定的情况下压 力越大压强越大 在压力一定的情况下, 受力 面积越大压强越小压强的计算 公式 p = FS 单位是帕斯卡, 简称帕, 用 Pa 表示1 N/m2=1Pa 当压力一定时, 压强大小与受力面积大小成反比; 当受力面积一定时, 压强大小与压力大小成正比.p = r gh 的应用当满足以下条件: 物体形状为直上直下的均匀实心体（体积: V = Sh ） 放在水平面上, 只受重力、支持力 受力面积 = 底面积则: p = F = mg = rVg = rS底hg = r gh SSSS模块一：压力【例1】 (1) 请画出物块对支持面的压力及物块所受重力的示意图.(2) 请画出图甲中球B所受压力和支持力的示意图; 图乙中小球所受支持力的示意图.【答案】略图甲图乙模块二：压强的基本概念及压强大小的影响因素【例2】 在国际单位制中, 压强的单位是 ()A.牛顿B.帕斯卡C.焦耳D.瓦特【答案】B【例3】 如图所示, 两手指用力捏住铅笔, 使它保持静止, 则两手指所受 压力 , 压强 .【答案】相等; 不相等（右侧更大）【例4】 在探究压力的作用效果与哪些因素有关时, 某同学做了如图所示的三个实验, 通过观察 三次实验时泡沫塑料 , 显示压力作用的效果. 比较 两图所示实验, 说明受力面积相同时, 压力不同, 压力作用效果不同; 比较 两图所示实验, 说明 压力相同时, 受力面积不同, 压力作用效果越不同.【答案】被压下的深浅程度(或形变大小);(a)、(c);(a)、(b)【例5】 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、海绵、砝码、木板）设计了如图(a)、(b)两个实验, 通过观察如图(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, 小桌对海绵的压强是pb; 图(c)中, 小桌对木板的压强是pc, 则可得pb pc. (填“小于”、“等于”或“大于”)(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: .【答案】(1) 受力面（海绵和木板表面）的形变程度;(2) 前后两次受力面的材料不同; (3) 相等;(4) 必须在相同的物体表面（或相同的材料）的情况下进行比较.【例6】下列各图中，采用增大受力面积的方法减小压强的实例是 () A.盲道上有凸起圆点B.载重挂车有很多车轮C.注射器的针头很尖D.菜刀刃很锋利【答案】B教师补充: 下列对实例的解释正确的是 ()A. 下雪时飞机的轮子上装有雪橇主要是为了增加飞机在雪地上滑行的速度B. 图钉的钉帽的作用是为了减小图钉对手的压强C. 铁轨铺放在枕木上是为了减小列车对地面的压力D. 冬天在河面上溜冰时如果发现冰面有断裂的迹象应立即快速跑开【答案】B根据 p = F 可以知道增大或减小压强的办法装雪橇、图钉的钉帽、铁轨铺放在S枕木上、冰面有断裂时采取趴在冰面上的姿势都是为了减小压强【例7】 小明在下列情况中, 对支承面压强最大的是 () A. 双脚站立在地面上不动时B. 在走路时C. 靠坐在沙发上时D. 平躺在席梦丝软床上时【答案】B教师备选补充题目:某同学在水平道路上骑自行车, 当车胎发生缓慢漏气时, 车胎对地面的压强将 () A. 变大B. 变小C. 不变D. 不好确定.【答案】B【例8】 小红的妈妈在超市买了很多食品, 她用塑料袋提着回家, 没走多 远就感到手被勒得很痛. 请你用学过的物理知识, 给她提一个建 议 : , 这是 利用改变 来 （填“增大”或“减小”）袋子对手的压强.【答案】用纸巾垫在手上; 受力面积; 减小（或用双手抱着; 增大受力面积; 减小）（或分成两个袋子装; 减小压力; 减小）（或两人一起提; 减小压力; 减小）【例9】 小旭同学有一块长方体蛋糕, 现在他有几种切法, 请判断他的几种切法切蛋糕后, 蛋糕 对水平桌面的压强变化情况.【答案】不变; 变小为 1/2; 变小为 1/2; 变小; 不变【例10】有一正方体放在水平地 面上, 对地面的压强为p, 若沿如图所示的虚线 方向切成a、b两部分, 将它们仍放在水平地面上, 不发生倾倒, 对地面的压强分别为pa、 pb, 则 ()A. pappbpB. pappbpC. pappbpD. pappbp【答案】D模块三：压强的计算【例11】当物体对水平地面压力一定时，物体对水平地面的压强随受力面积变 化规律的图像如图所示，根据图像得出，压强随受力面积变化的表达式: .【答案】 p =（3103 Pa m2）/ S【例12】小明在研究“压强与压力的关系”时，记录的实验数据如下表所示. 请 你对表格中的数据进行分析，归纳出压强与压力之间的关系式： .F/N102030405060S/m20.20.20.20.20.20.2p/Pa50100150200250300【答案】 p =（5Pa/ N） F【例13】重 10N、边长为 5cm 的正方形磁铁吸附在铁板上, 磁铁与铁板间的吸引为 15N, 把它按 如图甲那样竖直放置, 磁铁对铁板的压强是 Pa; 按图乙那样水平放置, 磁铁（在 上）对铁板的压强是 Pa; 按如图丙那样水平放置, 磁铁（在下）对铁板的压强 是 Pa. 请画出甲、乙、丙三个图中磁铁对铁板压力的示意图.【答案】 6 103Pa ;104Pa ;2 103Pa示意图略【例14】一位中学生双脚站在水平地面上, 他对地面的压强最接近于 ()A. 1.2 103 PaB. 1.2 104 PaC. 1.2 105 PaD. 1.2 106 Pa【答案】B 估算题目. 思考: 走路时候呢?【例15】一本九年义务教育初三年级物理教科书（人民教育出版社）, 将它平放在水平桌面的中 央, 它与桌面的接触面积大约为 500cm2, 静止时它对桌面的压强约为 ()A. 6PaB. 60PaC. 200PaD. 600Pa【答案】B 估算题目【例16】(多选) 如图所示, 一个均匀的长方形木条所受重力为 G , 当它的一半放在水平桌面上 时, 若接触面积为 S, 则 ()A. 它对桌面的压力为 G2B. 它对桌面的压强为 2GSC. 它对桌面的压力为 GD. 将木条伸出桌面外的部分切去, 它对桌面的压强为 G2S【答案】CD【例17】小宇同学的质量为 50kg, 他的一只平底鞋放在方格纸上描绘出的形状 如图所示, 已知每个方格都是边长为 2cm的正方形, 数一下鞋底覆盖的 方格数( 凡不满一格的都计为半格 ), 可算出这只鞋底的面积约为 cm2, 小明穿上这双鞋站立 时对地 面的压力等 于 N, 以此可以估算出双脚对地面的压强为 Pa.（g 取 10N/kg）【答案】176-192 均给分; 500; 1.30104-1.42104 均给分【例18】在海滩现场保留了罪犯清晰的站立脚印, 公安人员立即用蜡浇铸了如 图所示的鞋模, 测得蜡鞋模的平均厚度为 3cm, 质量为 675g, 又经测试 知道, 达到脚印同样深度时压强为 1.5104 Pa, 问罪犯的体重为多少?（蜡的密度为 0.9 103 kg/m3 ）【答案】蜡鞋模子的面积应与脚印的面积相同, 只要求出蜡鞋模子的面积也就 知道了鞋的面积题中罪犯是站立时留下的脚印, 受力面积应为两只脚印, 由压强 p = F 可得, 罪犯对海滩的压力 F = pS , 而站立时罪犯的重力与压力相等S由密度公式 r = m 得, 蜡鞋模体积Vm=蜡 =675 10-3 kg= 0.75 10-3 m3蜡V蜡r-3 3103 kg/m3蜡鞋模面积 SV0.75 10 m= 蜡 = 2.5 10-2 m21h310-2 m-2 2-2 2则罪犯站立时面积为 S = 2S1 = 2.510 m 2 = 510 m由压强公式 p = F 得压力 F = pS = 1.5104 Pa 510-2 m2 = 750NS罪犯对沙滩的压力等于身体的重力, 即 F = G , 所以罪犯的重力为 750 N模块四：满足特殊条件时 p=gh 的应用【例19】如图所示, 甲、乙两个密度均匀的实心圆柱体放在水平桌面上, 高度 h甲 h乙 , 横截面积 S甲 r铁 r铝 ）, 把它们放 在水平桌面上, 对桌面的压强 ()A. pA=pB=pCB. pApBpBpCD. 无法判断【答案】C解析:VA VB VC ,hA hB hC ,SA SB pB pC模块五：结合受力分析的压强问题【例23】A 重力 15N, 底面积为100cm2 , B 重力 30N, 底面积为 200cm2 . B 放在水平地面上, A 放 在 B 上, 用 F=5N 的力上提 A, 则 A 对 B 的压强及 B 对地面压强各为多少?【答案】先求压力再求压强及整体法与隔离法的复习巩固: 当研究 A、B 之间的压强时, 隔离 A 物体为研究对象.Ap = GA - F = 15N - 5N = 1000PaAS0.01m2 当研究 B 与地面之间的压强时候, 可以把 AB 看作一个整体.Bp = GA + GB - F = 15N+30N - 5N = 2000PaBS0.02m2甲乙丙【例24】三块大小不同的正方体叠在一起, 如图所示, 正方体的质量分别是1kg 、2kg、 3kg, 它们的一个侧面的面积分别是 100cm2、200cm2、300cm2, 那么, 甲对乙的压强、乙对丙的压强、丙对地的压强之比是()A. 1:2:3B. 1:3:6C. 2:3:4D. 3:4:5【答案】C【例25】物体重力为 1200N, 人重 500N, 当重物单独放在地面上时 对地的压强为 3104 Pa , 当人用图乙装置, 竭尽全力向下 拉绳子时, 重物对地面的压强大小为多少? (不计绳子重 力及绳子与滑轮、滑轮与轴之间的摩擦力) ( g = 10N/kg )GG1200N2【答案】p1 =,S = 0.04mSp130000PaG - F1200N500Np =拉 = 1.75 104 Pa2S0.04m2【例26】(思考题) 如图甲所示, 有一个质量为1kg 的水桶放在水平地面 上, 里面装有质量为 6kg 的水, 此时水桶对地面的压强为7.0 103 P . 有一名质量为 50kg 的中学生单独站在地面上时对地的压强为 1.25104Pa ; 现在他用 50N 的力竖直向上提拉 水桶（如乙图所示）, 请问此时中学生双脚对地的压强为多少? 水桶对地的压强为多少? ( g = 10N/kg )【答案】 S人m g=人=P人1500N1.25 104 Pa= 0.04m2G + F500N+50Np= 人拉 = 13750PaS人人20.04m2（）S桶 =m水 + m桶p桶1g =70N 7.0 103 Pa= 0.01m2（）p桶2 =m水 + m桶S桶g - F拉 = 70N 50N = 2 103 Pa0.01m2实战演练【练1】建造高楼大厦时, 其 地基大多采用箱式基础. 所谓箱式基础, 就是把整栋大楼占 地范围的地皮掏空挖深, 然后填上钢筋混凝土. 箱式基础的 优点在于: 第一, 增大了大楼与地面的接触面积, 从而减小 了大楼对地面的 , 可有效地防止地皮大幅度的下 陷; 第二, 降低了整栋大楼的 _, 增大了大楼的稳 度, 提高了大楼的抗震能力.【答案】压强; 重心【练2】 三个实心正方体对水平地面的压强相同, 它们的密度分别为 r1 、 r2 、 r3 , 且 r1 r2 r3 , 则这三个正方体对地面的压力 F1 、 F2 、 F3 的大小关系是 ()A F1 = F2 = F3【答案】BB F1 F2 F2 F3D不确定【练3】 （2010沈阳）如图所示，两个完全相同的装满豆浆的密闭杯子，以下列四种不同的方 式放在水平桌面上，若杯子上表面面积是下表面面积的2倍，它们对桌面的压强大小分 别是p甲、p乙、p丙、p丁，则 ( )Ap 甲p 乙p 丙p 丁Bp 乙p 甲p 丁p 丙Cp 乙p 甲=p 丁p 丙Dp 丙p 乙p 丁=p 甲【答案】C【练4】 小明同学为了探究“放在斜面上的物体对斜面的压力跟斜面倾斜 程度的关系”, 进行了实验, 步骤如下: 用双面胶将一个200g的 钩码固定在1m长的塑料直尺的中间, 将直尺的一头固定在桌子 的一端, 如图甲所示; 缓缓抬起右端, 让直尺与水平方向有一 定的夹角, 如图乙所示; 继续抬高右端, 增大直尺与水平方向 的夹角, 如图丙所示(1) 实验中, 小明是通过 来判断物体对斜面压力的 大小;(2) 分析三次实验的现象, 可以得出的结论是 【答案】(1) 尺子形变程度(2) 斜面上的物体对斜面的压力随斜面倾斜程度增大而减小【练5】 给你如图甲所示器材, 其中A和B是由同种材料制成的均匀圆柱体, C是泡沫塑料. 请你 根据如图乙所示的场景, 设计一个实验, 证明压力的作用效果与受力面积有关. 要求写 出实验步骤、现象和分析.【答案】 实验步骤(可用简图说明)：将大圆柱体放在泡沫塑料上, 然后将小圆柱体竖直放在大圆柱体的正上方, 观察泡沫塑 料被压下的深