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压力与重力的关系-压力产生的效果与哪些因素有关-怎样增大或减小压强详细信息
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8.1 认识压强

压力与重力的关系,压力产生的效果与哪些因素有关 


揭示规律。小试身手
方法点拨】
①压力的方向不确定,但都是垂直于被压物体表面且指向被压物体;
②压力的作用点一定在被压物体上;
③压力与重力是两种不同性质的力,有些情况下,压力是由于物体重力而产生,还可能两者大小相等,而有些情况下,压力与重力无关.
变式训练】

1、如图1所示,画出物体A受的重力及对接触面压力的示意图,物体A对接触面的压力与它的重力有什么联系?施力物体,受力物体分别是谁?方向如何?大小相等吗?

【解析】在研究压力时,要特别注意压力与重力的区别联系,很多情况下,压力的产生与施力物体的重力有关系.当物体置于水平支撑面上,支承面受到的压力等于施力物体的重力,压力和重力的区别可以从力的三要素及产生原因上加以区别.特别注意物体不是置于水平面上,压力不等于重力.很显然,物体置于斜面上时,对斜面产生的压力是由于物体A的重力而产生的,但压力不等于重力.
【答案】物体A受到的重力及对接触面压力的示意图如图2所示.物体A对接触面的压力是由于物体A受重力而产生的,物体A的重力施加物体是地球,受力物体是物体方向竖直向下,接触面受到的压力,施力物体是A受力物体是斜面,方向与斜面垂直,物体A的重力和对斜面的压力不相等.

 

 

2、在图中,正确表示压力的是( )

 

2、 C。【分析】本题主要考查对压力方向的理解。因压力的方向总是与物体的受力面垂直,且力的作用点在物体表面。A图虽方向与物体表面垂直,但力的作用点不在物体受力面上,所以A图不对;B图中力的方向与水平地面垂直,但不是与受力面垂直,所以B图也不对;对于D图,因压力的方向是竖直向上的,不存在物体之间的相互挤压,所以不是压力;只有C图才正确显示了压力。

 

 

 

方法点拨】影响压力作用效果的因素有:压力的大小和受力面积的大小。(受力面积指相互接触的接触面积)当受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显;当压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显;
变式训练】

3、如图所示,是研究压强的简易实验,按图中甲、乙、丙三种方式安放器材,观察海绵表面下陷的情况:
(1)图甲和乙对比,小木桌对海绵的压力F甲________F乙,小木桌与海绵的接触面积S甲________S乙,得出的结论是________________.
(2)图乙和图丙对比,小木桌对海绵的压力F乙________F丙,小木桌与海绵的接触面积S乙________S丙,得出的结论是________________.

【分析】对比甲、乙两图,小木桌跟海绵的接触面积是相同的,但乙图中的压力大,海绵凹陷程度反映了压力的效果.可见在受力面积相同时,压力越大,压强越大;这正是实验得到的结论.
对比乙、丙两图,虽然压力相等,但丙图受力面积大,乙图受力面积小,而乙图压力的效果明显,得出的结论是,当压力相等时,受力面积越大,压强越小.
【答案】(1)<  =  当受力面积相等时,压力越大则压强越大
(2)=  <  当压力相等时,受力面积大时,压强小;受力面积小时,压强大

 

 

方法点拨】利用压强公式进行计算时应注意以下三点:
(1)公式中的F是压力而不是重力。当物体放在水平支承面上静止不动时,物体对支承面的压力在数值上正好等于物体受到的重力。这时应写明F=G,再用公式计算。
(2)公式中的S是受力面积,而不是物体的表面积。当两个物体相互接触产生压强时,应以小的且是实际接触的面积作为受力面积。
(3)计算时,还应注意单位的统一。力的单位一定要是牛顿,受力面积的单位必须是米2。如果不是米2,一定要先换算成米2。

变式训练】
4小王同学双脚与地面的面积为4×10-2m2,请根据图中某些情况下的压强数值估算:
⑴小王同学的重力;
⑵小王同学平躺时与床面的接触面积;
⑶小王同学背着重力为40牛的书包行走时对水平地面的压强。

 

解析】:⑴G=F1=P1S1=1.5×104Pa×4×10-2m2=600N。
⑵ ⑶
透视:本题着重考查同学们对压强公式 的灵活运用能力。解此题的关键是要注意人站立、行走、躺着时其重力不变,但背着重物时,对地面的压力会增加;且行走时的受力面积是站立时的 。

 

 

方法点拨】1、当压力不变时,受力面积越大,压强越小;受力面积越小,压强越大。
2、当受力面积不变时,压力越大,压强越大;受力面积越小,压强越小。
变式训练】
5、下列现象中,属于增大压强的是(   )
①载重量大的汽车装有许多车轮      
②压路机上碾子的质量很大
③短道速滑运动员的冰鞋上装有冰刀  
④房屋建在承受面积更大的地基上
    A.①②      B.②③      C.③④        D.①④
5、B分析】①④是在压力不变的情况下增大受力面积减小压强②通过增大压力来增大压强③通过减小受力面积来增大压强。
[点拨] 熟记增大和减小压强的方法,并多和实际生活联系。

6、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

6、D;分析】为了减小压强,在压力不变的情况下增大受力面积,所以应立即趴在冰面上挪开。

知识全解。吃透教材
知识点1】什么是压力
1、压力是物体之间由于相互挤压而产生的。
2、压力的特点是:力作用在受力物体的表面上,力的方向与受力物体的表面垂直。压力的作用点在被压物体上。
3、压力与重力是完全不同的两个力,它们之间既有联系又有区别,它们间的区别和联系可归纳如下。


a、物体对水平有压力,是因为物体受到重力的缘故,且F1=G
b、物体对斜面有压力,也是因为物体受到重力的缘故,但F2≠G
c、物体对竖直墙壁的压力,等于施加在物体上的压力F,即F3=F,F3与G无关
d、物体对天花板的压力F4=F-G,当G一定时,F4随F的变化而变化,与G无关

【例1】如图A所示,重力为40牛顿的物体,分别放在梯形木块的1、2、3位置上,试分析物体的重力与它在1、2、3处对梯形木块的压力。

【分析】见图B,当物体分别放在梯形木块的1、2、3处,物体的重力不变,都是40牛顿,且方向都是竖直向下,作用于物体的重心上。而物体对梯形木块的压力是作用于梯形木块上的。在位置1时,压力的方向垂直于斜面指向梯形木块,数值小于重力,即F1<G;在位置2时,压力的方向是竖直向下,数值等于重力,即F2=G=40牛;当放于位置3时,虽然物体与梯形木块接触,但它们之间没有互相挤压,故无作用力,物体对梯形木块的压力为零。

【说明】压力和重力是两个不同的概念。重力是由于地球的吸引而使物体受到的力,压力是物体对物体挤压而产生的力,它们的性质不同;重力的施力物体是地球,压力的施力物体是与研究物体相挤压的物体;重力的方向总是竖直向下,压力的方向则垂直于受压面;重力的大小正比于物体的质量,压力的大小取决于物体间的挤压程度。置于静止水平平面上的物体,对水平面的压力和施力物体的重力在数值上相等,这是由于此时物体的重力恰好垂直地作用在水平平面上,而其他情况下,压力的大小和施力物体的重力不相等。 

 

 
【知识点2】探究压力作用效果
压力产生的效果与哪些因素有关。
在此实验中:(a)和(b)中控制的变量是受力面积相同,得出的结论是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;
(b)和(c)中控制的变量是压力大小相同,得出的结论是在压力相同的情况下,受力面积越小,压力的作用效果越明显 。
从这一实验中可以得出与压力产生的效果有关的因素是: ① 压力大小 ;② 受力面积的大小 。

【例2】为了探究压力的作用效果与哪些因素有关,某同学用若干个同种材料制成的不同物体放在同一水平细沙面上,进行了三组实验,并记录有关数据分别如表一、所示。实验时,他仔细观察沙面的凹陷程度,并通过比较,发现每一组沙面的凹陷程度相同,而各组却不同,第一组凹陷程度最大,第二组其次,第三组最小。
表一

⑴分析比较实验序号1与4(或2与5、3与6)及观察到的现象,可得出的初步结论是__________。
⑵分析比较___________及观察到的现象,可得出的初步结论是:当压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越显著。
⑶请进一步综合分析比较表一、表二、表三中的数据及观察到的现象,并归纳得出结论。①分析比较________________;②分析比较_______________。
【分析】本题主要考查同学们对压力产生效果的掌握程度外,着重考查同学们对数据表格的分析和处理能力。另外还考查同学们对控制变量法的理解和运用,即在分析压力的大小影响作用效果时,必须控制受力面积不变;在分析受力面积的大小影响作用效果时,必须控制压力的大小不变。
【答案】⑴受力面积相同,压力越大,产生的效果越显著;⑵1、6、9;⑶①受力面积相同,压力越大,压力产生的效果越显著;②压力相同,受力面积越小,压力产生的效果越显著。

知识点3】什么叫压强
1、压强的定义:物体单位面积上受到的压力。
2、公式:
注:定义式不能直接说正反比关系。要先确定一个物理量,才能说正反比关系。
三个量都要代入国际主单位进行计算。F的单位是N、S的单位是m2(1cm2=10-4m2)、P的单位是N/m2,常用Pa来表示,即1Pa=1N/m2,1Pa表示的物理意义就是:在1m2面积上受到的压力是1N。一张报纸平铺在桌面上的压强约有0.5Pa,成年人站在地面上的压强约有1.5×104Pa。

3固体(放在水平面上)压强计算思路
一般是知道质量,1G=mgà2F=Gà3 这个思路可以倒转。

 

3如图所示,两个正立方体木块棱长之比2:1,若如图甲放置,则A对B的压力与B对地面的压力之比为____,压强之比为____,若如图乙放置,则B对A的压力与A对地的压力之比为____,压强之比为____.

 

 

分析】求比值是常见的热点解,解有关求压强之比的问题时,关键是搞清楚研究对象,其次是受力面积之间的关系.
图甲中,压力之比

压强之比
图乙中,压力之比



答案】8:9,2:9,1:9;4:9.

知识点4】怎样增大或减小压强
可知,改变压力F和受力面积S的大小,都可实现改变压强P的大小.


实际生活中,多采用改变受力面积S的方法来实现压强的变化.

4我们的家乡广安市盛产煤炭、水泥、石料,有能源、建材之乡的美誉,也正因为如此,我们这里的汽车超载现象异常突出,公路损坏严重。你认为超载汽车对公路的损坏主要取决于(  )
A.汽车的大小                                 B.汽车对公路的压强
C.汽车的速度                                 D.汽车的惯性

分析】在受力面积一定的情况下,汽车的超载造成了对地面的压力就增大,所以汽车对公路的压强就大,对路面的损坏就大。

答案】B

 

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