如何计算固体间的压强?
◇学生提问
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的压强是_____Pa,B对桌面的压强是______Pa。
老师,怎样计算固体的压强呀?
◇问题探究
固体产生的压力(重要性:★★)
老师:你先想想,什么压强?计算公式是什么?
学生:我想想,课本上说,压强是指物体单位面积上受到的压力,计算公式是。
老师:对,计算压强先要弄清压力的大小!你认为压力的大小与物体的重力有关系吗?
学生:哦,从这道题目的图中我能看出,桌面是水平的,压力大小应该等于物体的重力,那A对B的压力应该等于A的重力30N;B对桌面的压力应该等于B的重力15N,您说对吗?
老师:很好,你对这一题目中压力与重力的关系判断是正确的,但你忽略了一个问题,桌面受到的压力不仅仅是B产生的,A通过B也对桌面施加了压力。
打个比方,我们向墙上打一颗钉子,需要用锤子猛击钉帽,钉子就将锤子给它的打击力等大地传给墙壁,此时墙壁受到的压强超过它能承受的最大值,钉子便被打入墙中。
学生:
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我想想,上面的物体A直接将30N的压力作用在B上,被物体B等大地传给了桌面,这样桌面受到的压力就等于它们的总重力,即45N吧。
老师:你分析得很到位!在无外加力的情况下,水平支持面受到的压力等于上面物体的重力。
受力面积的取值(重要性:★★★)
学生:谢谢老师夸奖!那受力面积的大小怎样确定呀?
老师:举个例子,向墙壁中打钉子时,墙壁的面积大还是钉尖的面积大?墙壁的受力面积是整个墙壁的面积还是钉尖的面积呢?
学生:嗯,应该是钉尖的面积,因为墙壁的其他部位并没有与钉尖接触。
我明白了:支持物的受力面积应该等于二者的接触面积。物体B的受力面积等于A与B的接触面积,为5cm2;桌面的受力面积是物体B与桌面的接触面积,也是5cm2。
压强的计算(重要性:★★★)
老师:很好!那你现在试试,利用压强公式计算出A对B的压强和B对桌面的压强,但要注意面积的单位要用m2。
学生:A对B的压强
B对桌面的压强
老师:
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对!一般情况下,只要弄清压力和受力面积的大小,就可利用压强公式计算固体间的压强。但解题方法不是唯一的,不同的问题有不同的解法,有些固体产生的压强还有比较简单的解法,你想不想知道呢?
学生:我想,当然想知道啦!您说说吧?
老师:呵呵,我不直接告诉你,通过解下面这道题,你自己归纳一下!
一个边长为0.1 m的正方体铜块,平放在水平桌面上。求该铜块对水平桌面的压强()
学生:铜块的质量
铜块的重量
铜块对水平桌面的压力
桌面的受力面积
水平桌面受到的压强
这样一步步做是挺麻烦的,怎样做简单呢?
老师:计算铜块对桌面的压力和桌面的受力面积时,你先不要代入数值,想想看,压力和受力面积的表达式是什么?
学生:;
老师:
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很好!那你试试用这两个表达式来计算压强,看看是什么结果?
学生:
哦,我明白了,象正方体这样的规则固体,产生的压强还可以用固体的密度和高度进行简单计算!
◇学生笔记
固体压强的计算方法:一般用公式计算;正方体、长方体、圆柱体等规则固体,可不用计算压力和受力面积,而用推导式计算。
◇要点训练
1.少林功夫名扬天下,“二指禅”绝活令人称奇。表演时,人体倒立,只用中指和食指支撑全身的重量,如图所示。这时两手指对地面的压强最接近于( )
A.3×102Pa B.3×104Pa
C.3×106Pa D.3×108Pa
答案: C
解析: 估算题是中考中经常出现的题型。成年人的体重在500N~800N之间,可以取700N左右;表演“二指禅” 只用中指和食指支撑全身的重量,手指与地面的接触面积在2㎝2
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左右;因此根据公式就可算出压强,选出最接近的选项。
2.统计结果显示,一般身材的人身高与脚印大小有一定的关系。下列关于刑侦人员为估计涉案人员高矮和体重的做法中,正确的是( )
A.获得脚印的大小,可以估计涉案人员的体重
B.获得在松软地面上脚印的深浅,可以估计涉案人员的高矮
C.获得在松软地面上脚印的大小或深浅,可以估计涉案人员的高矮和体重
D.获得在松软地面上脚印的大小和深浅,可以估计涉案人员的高矮和体重
答案: D
解析:由题意知,一般身材的人身高与脚印大小有一定的关系,可由脚印大小确定身材的高低;而脚印的深浅可以用实验的方法确定涉案人员产生的压强大小,再结合脚印的大小就能求出压力的大小,即涉案人员的体重。
3.右图是某同学在探究甲、乙两种物质质量和体积关系时得到的图像。若用这两种物质分别做成A、B两个质量相等的实心正方体。把它们平放在水平地面上,则两物体对水平地面的压强之比pA:pB为( )
A.1:1 B.2:1 C.4:1 D.8:1
答案:C
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解析:根据压强公式可知,质量相等的两物体对地面的压力相等,所以压强与受力面积成反比。该题中的两固体都是正方体,所以对地面的作用面积,而边长;因此可通过图像找出质量(纵坐标)相等时的体积值(横坐标),求出A、B的体积之比,最终求出作用面积之比。
当质量都为2kg时,
所以甲、乙的边长之比
它们对地面的作用面积
压强之比
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