文档内容
专题09.1 压强
知识点1:压力
(1)压力:垂直压在物体表面上的力叫压力。
(2)产生条件: 接触挤压、发生形变。
(3)方向:垂直于受力面。
(4)压力与重力的关系:力的产生原因不一定是由于重力引起的,所以压力大小不一定等于重力。只有
当物体放置于水平面上时压力才等于重力。
(5)影响压力作用效果的因素:① 压力、②受力面积。
(6)受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显;压力一定时,受力面积越小,压力的作用效
果越明显。
知识点2:压强
(1)压强是表示压力作用效果的一个物理量,它的大小与压力大小和受力面积大小有关。
(2)压强的定义:物体单位面积受到的压力叫做压强。
(3)公式:P=F/S。式中P表示压强,单位是帕斯卡;F表示压力,单位是牛顿;S表示受力面积,单位是
平方米。
(4)国际单位:Pa。1Pa=lN/m2,其物理意义是:lm2的面积上受到的压力是1N。
知识点3:增大和减小压强的方法
(1)增大压强的方法:①增大压力;②减小受力面积。
(2)减小压强的方法:①减小压力;②增大受力面积。
1.对压强公式P= 的理解
(1)压力F的大小不一定等于重力,方向也不一定是竖直向下。压力与物体表面垂直;(2)受力面积S是指物体相互挤压的面积,与物体表面积不一定相等,可以等于或小于物体表面积,但绝
对不会大于物体的表面积。
(3)在理解了压力和受力面积之后,运用压强公式计算时,F的单位是牛顿(N),受力面积S的单位要
2
用平方米(m),这样得到物体所受压强P的单位是帕(Pa)。
(4)在讨论压力作用效果时,应该用控制变量法来分析,即当压力F一定时,压强P与受力面积成反比;
当受力面积一定时,压强P与压力成正比。如果在增大压力F的同时,减小受力面积,那么物体受到的压
强是增大的;在减小压力和同时增大受力面积时,压强是减小的,对后面两点希望大家也要有清醒的认识。
(5)压强公式P=F/S既适用与固体,又适用与液体,也适用与气体。
2.增大压强的三种方法
(1)当压力F一定时,需减小受力面积S;
(2)当受力面积S一定时,需增大压力F;
(3)在条件允许的情况下,可以同时减小受力面积S,增大压力F。
3.减小压强的三种方法
(1)当压力F一定时,需增大受力面积S;
(2)当受力面积S一定时,需减小压力F;
(3)在条件允许的情况下,可以同时增大受力面积S,减小压力F。
知识点1:压力
【例题1】(2020四川遂宁)一木箱静止于斜面,请作出木箱对斜面的压力示意图。
【答案】如图所示【解析】木箱对斜面的压力,作用在斜面上,作用点就画在斜面上,方向是垂直斜面向下的。
以木箱和斜面的接触面的中点作为压力的作用点,画一条垂直于斜面向下的线段,标出箭头,记为 F,即
为压力的示意图。
知识点2:压强
【例题2】(2020湖北武汉)铁块和小桌静止在海绵上,如图甲所示。撤掉小桌后,铁块再次静止在海绵
上,如图乙所示。铁块的质量是600g,铁块的底面积是20cm2,小桌的质量是200g,桌面的面积是80cm2,
下列说法正确的是( )
A. 图甲中,铁块对小桌的压强比小桌对海绵的压强大
B. 图甲中,铁块对小桌的压强比小桌对海绵的压强小
C. 图甲中铁块对小桌的压强比图乙中铁块对海绵的压强大
D. 图甲中铁块对小桌的压强比图乙中铁块对海绵的压强小
【答案】A
【解析】图甲中,铁块对小桌的压强为
小桌对海绵的压强为
图乙、图甲中,铁块对小桌和铁块对海绵的压力相等,都等于小球所受的重力,小桌和海绵的受力面积相
等,都等于小球的底面积,故小球对海绵的压强等于,小球对小桌的压强,即则
知识点3:增大和减小压强的方法
【例题3】(2020四川乐山市)下列实例中,属于减小压强的是( )
A. 锋利的篆刻刀 B. 骆驼宽大的脚掌 C. 注射器的针头 D. 切菜的菜刀
【答案】B
【解析】A.篆刻刀很锋利,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强;故A不合题意;
B.骆驼宽大的脚掌,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故B符合题意;
C.注射器的针头很尖,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强;故C不合题意;
D.切菜的菜刀,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强;故D不合题意。1.垂直作用在物体表面上的力,叫做_______。压力的方向是_____接触面,且指向被压物体。压力的作用
效果是使物体发生_______。
【答案】压力。垂直。形变。
【解析】根据压力的定义作答。垂直作用在物体表面上的力,叫做压力。压力的方向是垂直接触面,且指
向被压物体。压力的作用效果是使物体发生形变。
2.压强是用来表示压力作用_______的物理量。物体单位面积上受到的压力叫_______。
【答案】效果。压强。
【解析】压强是用来表示压力作用效果的物理量。物体单位面积上受到的压力叫压强。用字母 P表示,公
式: .压强的单位是帕斯卡,1Pa=
3.玉免二号月球车的车轮做的比较宽大而且表面凹凸不平,是为了( )
A.增大压强,减小摩擦 B.增大压强,增大摩擦
C.减小压强,减小摩擦 D.减小压强,增大摩擦
【答案】D
【解析】本题考查摩擦力和压强的知识。车轮宽大,增加了接触面积,在压力不变的情况下,减小了压强;
车轮表面凹凸不平,在压力不变的情况下,增加了摩擦。本题选D。
4.2019年1月24日,我国自主研发的全球最大水陆两栖飞机AG600首飞成功,可为“海上丝绸之路”航行
安全提供最快速有效的支援与安全保障。它的最大飞行速度为560km/h,最大航程为4500km,巡航速度(经济、
节油的飞行速度)为500km/h。某次起飞前,飞机静止在水平跑道上,总质量为51t,轮胎与跑道的总接触面
积为0.6m2(ρ =1.0×103kg/m3,g=10N/kg)。求飞机静止在跑道上时对跑道的压强是多少?
水
【答案】8.5×105Pa
【解析】由压强等于压力除以受力面积可以求出飞机静止在跑道上时对跑道的压强;由速度公式可以求出
飞机在空中直线飞行1400km所需要的最短时间;漂浮在水面上由排开水的质量可以求出重力;由液体压强
公式可以求出舱底某处距水面1.5m水对该处产生的压强。飞机静止在跑道上时对跑道的压强
P=F/S=G/S=mg/S=51×103kg×10N/kg/0.6m2=8.5×105Pa;
一、选择题
1.(2020·四川成都)下列关于压强的说法中,正确的是( )
A. 给自行车轮胎加气,胎内气体压强变小
B. 往装水的杯子中加盐,杯底受到的压强不变
C. 向桌上的空杯加水,杯子对桌面的压强变大
D. 人在站立时抬起一只脚后,人对地面的压强变小
【答案】C
【解析】A.给自行车轮胎加气,胎内的体积一定,气体增加,会使胎内压强增大,故A错误;
的
B.往装水 杯子中加盐,水的密度增大,根据 可得,杯底受到的压强增大,故B错误;
C.向桌上的空杯加水,水杯质量增大,根据 可得,杯子对桌面的压强变大,故C正确;
D.人在站立时抬起一只脚后,与地面的接触面积变小,根据 可得,人对地面的压强增大,故D错
误。
2.(2019苏州)下面的四幅图中,有一幅图和其它三幅图说明的物理学道理不一样,这个不一样的情境图
应该是( )
A.增加书包背带的宽度 B.铁轨铺在路枕上 C. 用切蛋器切熟鸡蛋 D.快速抽出水杯下纸条
【答案】D
【解析】A. 增加书包背带的宽度,压力一定,增加书包背带的宽度减小压强;
B.铁轨铺在一根根枕木上是在压力一定时采用增大地面的受力面积的方法来减小铁轨对路基的压强。
C. 用切蛋器切熟鸡蛋,是增大压强的实例;D.快速抽出水杯下纸条,水杯没有跟随掉下来,说明物体具有惯性。
3.(2019湖北荆州)2022年第24届冬季奥林匹克运动会将在我国举行,如图是滑雪运动员正在训练的场
景,下列说法正确的是( )
A.使用雪橇滑雪是通过减小压力来减小压强的
B.运动员加速滑行时,地面对雪橇的支持力与雪橇对地面的压力是一对相互作用力
C.当运动员匀速直线滑行时,雪橇的重力与地面对雪橇的支持力是一对平衡力
D.运动员冲过终点后不能立即停止滑行,是由于运动员受到惯性力的作用
【答案】B
【解析】A.运动员使用雪橇,这样增大了与雪地的受力面积,从而减小压强,故A错误;
B.运动员加速滑行时,地面对雪橇的支持力与雪橇对地面的压力,大小相等,方向相反,作用在同一条
直线上,作用在两个物体上,是一对相互作用力,故B正确;
C.当运动员匀速直线滑行时,雪橇的重力与地面对雪橇的支持力不相等,不是一对平衡力,故C错误;
D.惯性是一种性质,不是力,故D错误。
4.圆柱形实心均匀物体A、B高度相同,质量分别为m 、m .密度分别为ρ 、ρ ,两物体重叠后放置在水
A B A B
平桌面上,如图甲和乙所示,设A对B的压强为p,B对桌面的压强为p;图乙中,设B对A的压强为p,
1 2 3
A对桌面的压强为p,则下列比例关系正确的是( )
4
A.p:p=[mρ]:[(m+m) ρ]
1 2 A A A B B
B.p:p=m:(m+m)
1 4 A A B
C.p:p=[mρ]:[mρ]
2 4 B A A B
D.p:p=[m(m+m)ρ]:[(m2 ρ]
2 3 A A B B B A
【答案】BD
【解析】水平面上的物体对水平面的压力等于其重力,即 F=G=mg;根据ρ=m/V、V=Sh可得S=m/ρh,再利用p=F/S分别推导出p、p、p 和p 的表达式,最后计算各个压强比。
1 2 3 4
二、填空题
5.(2020黑龙江龙东农垦森工)自行车的设计中有很多地方利用了物理知识。如车座设计得宽大是为了减
小 ;车把上有花纹是为了增大 。
【答案】压强;摩擦力。
【解析】车座设计得宽大,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强。
自行车的车把上有花纹,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力。
6.(2020天津)生活中做类似的事,从物理学的角度看其目的往往不同。剪刀、斧头用过一段时间要磨一磨,
在冰壶运动中,运动员对冰面也要磨一磨(图所示)。前者的“磨”是为了增大______,后者的“磨”是
为了减小冰壶与冰面之间的______。
【答案】 (1) 压强 (2) 摩擦
【解析】磨一磨剪刀或斧头是为了减小受力面积,从而增大压强,而冰壶运动中,运动员磨地面是为了增
大冰面 的光滑程度,从而减小摩擦。
7.(2019四川内江)如图所示,有两组同样的砖,A组一块,B组两块。每块砖平放时的长:宽:高为
4:2:1.A组砖对地面的压力和压强分别为F 和p ;B组砖对地面的压力和压强分别为F 和p ;则:F
A A B B A
F,p p(选填“>”“=”“<”)
B A B
【答案】<;=。
【解析】两组砖对地面的压力均等于其重力,即可F=G,A组一块,B组两块,F=G,F=2G.
A B
故F<F;
A A
A组砖侧放,则面积为S=4×1=4;压强p= = ,
A AB组砖平放,则面积为S=4×2=8;压强p= = = ,
B B
则p=p。
A B
8.(2019山东临沂)鲁南高铁日照至曲阜段将于2019年12月26日开通运营,目前正处于紧张忙碌的建设
中。(1)图甲是运梁车运箱梁的场景,该运梁车有64个宽大的轮胎,其目的是选______(选填“增大”
或“减小”)车对地面的压强。
(2)2019年5月6日,鲁南高铁“高上一号特大桥”T型转体梁成功完成转体,实现了鲁南高铁与京沪高
铁的互通。如图乙所示,转体梁转动时,在上转盘和下承台的空隙内填满黄油的目的是______(选填“增
大”或“减小”)转盘与承台间的摩擦;转体梁转动过程中用到的液压千斤顶的工作基础是______。
甲 乙
【答案】减小。减小; 帕斯卡原理。
【解析】(1)运梁车有64个宽大的轮胎,增大了受力面积,根据p= 知,在压力一定时,可以减小车对
地面的压强。
(2)转体梁转动时,在上转盘和下承台的空隙内填满黄油,是通过使接触面脱离的方式来减小摩擦力;
液压机是根据小活塞加在密闭液体上的压强,能够大小不变地由液体传递到大活塞上而工作的;即根据帕
斯卡定律工作的。
三、简答题
9.(2019山西)小亮和哥哥在冰面上玩耍时,脚下有“咔嚓咔嚓”的响声,他大声喊:“我这儿的冰要
破了”哥哥高声说:“不要慌,趴下,向岸边爬。”在哥哥的指挥下,他安全爬离了冰面。请你运用所学
的物理知识,解释小亮爬离冰面化险为夷的道理。
【答案】见解析。
【解析】从减小压强的角度分析解答:减小压强的方法:是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强;
是在受力面积一定时,通过减小压力来减小压强。
小亮对冰面的压力一定,等于其自身重力,趴在冰面上时,受力面积增大,根据p=F/S知,对冰面的压强
减小,所以小亮能爬离冰面化险为夷。四、实验题
10.(2020贵州黔东南)如图甲、乙、丙所示,小明利用小桌、海绵、砝码等探究影响压力作用效果的因
素:
(1)本实验是通过观察_________来比较压力作用效果的。实验中用到的研究方法有_________和转换法;
(2)通过比较图甲、乙,说明_________ ,压力的作用效果越明显;
(3)通过比较图_________(填序号),说明压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显;
(4)将该小桌和砝码放在如图丁所示的木板上,则图丙中海绵受到的压强p和图丁中木板受到的压强 的
大小关系为p_________ (选填“>”“<”或“=”)。
【答案】 (1) 海绵下陷(或凹陷)程度 控制变量法 (2)受力面积一定时,压力越大 (3) 乙、丙 (4) =
【解析】(1)本实验将压力的作用效果转换到海绵的凹陷程度来比较,利用了转换法。
实验中有压力、受力面积两个变量影响实验,在探究其中一个对实验的影响时,需要控制另外一个不变,
采用了控制变量法。
(2)通过比较图甲、乙发现海绵的受力面积相同,受到的压力不同,海绵的凹陷程度不同,说明受力面积
一定时,压力越大,压力的作用效果越明显。
(3)在压力一定时,比较受力面积与压力的作用效果的关系,需要控制压力相同,改变受力面积的大小,
可以通过比较乙、丙两图得到结论:压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(4)图丙中海绵受到的压力和图丁中木板受到压力大小相等,海绵和木板的受力面积又相同,根据
可知受到的压强相等,即p=
11.(2019甘肃兰州)如图所示,在“探究压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中,某同学在透明有
机盒内放入一块海绵和砖块进行实验。(1)实验时,他通过观察 来比较砖块对海绵压力的作用效果,这种试验方法叫做转换
法,采用相同实验方法的其他实验还有哪些,请举出一例 。
(2)要探究压力的作用效果与压力大小的关系,应选用图中 两次试验进行比较。
(3)分析比较图中甲、丙两次实验,可以得出的结论是 。
【答案】(1)海绵的凹陷程度;探究动能的大小与哪些因素有关;(2)甲乙;(3)压力相同时,受力
面积越小,作用效果越明显。
【解析】(1)实验中,是通过观察海绵的凹陷程度来比较砖块对海绵的压力作用效果的。这种实验方法
是转换法;在探究影响动能大小的因素时,通过观察木块被撞击距离的大小来判定动能的大小,采用的也
是转换法;
(2)要探究压力的作用效果与压力的关系,要控制受力面积大小相同,只改变压力大小,可选用甲乙两
次实验;
(3)分析图甲丙实验,压力相同,丙中受力面积小,压力作用效果明显,可得到结论是:压力相同时,
受力面积越小,作用效果越明显。
五、计算题
12.(2020新疆兵团)如图所示,一平底、平口的圆柱形青花瓷笔筒放在水平桌面上,笔筒高度为0.11
m,筒内深度为0.10 m。笔筒开口向上放置时,笔筒对桌面产生的压强为8.1×102 Pa;笔筒开口向下放置
时筒对桌面产生的压强为4.05×103 Pa。求:
(1)笔筒内注满水时,水对笔筒底部产生的压强;
(2)笔筒开口向上和开口向下放置时,笔筒与桌面的接触面积之比;(3)青花瓷笔筒材质的密度。
【答案】(1) 1×103 Pa;(2) 5∶1;(3) 2.7×103 kg/m3
【解析】(1)因为笔筒中水的深度为0.1m,故加强为
(2)由题知,两次压力相等,都等于笔筒的重力,故有
所以
解得
(3)笔筒的质量为
体积为
密度为
13.(2019陕西省)随着城市小汽车数量剧增,很多地方出现堵车和停车难的问题。电动车以其轻便、环
保的优点,深受人们的喜爱。这辆电动车自重为 1000N,时速最高可达54km/h,车轮与地面总接触面积约
为200cm2(g取10N/Kg)。
(1)该车的质量是多少kg。
(2)若电动车以最高时速在水平路面匀速行驶20min,能通过路程多少?(3)车胎能承受的最大压强为1.5×105Pa.该车的最大载重量是多大?
【答案】(1)该车的质量是100kg。
(2)若电动车以最高时速在水平路面匀速行驶20min,能通过路程是18km;
(3)车胎能承受的最大压强为1.5×105Pa.该车的最大载重量是多2000N。
【解析】(1)因为G=mg,所以车的质量为
m= = =100kg;
(2)t=20min= h,因为v=,
所以电动车通过的路程s=vt=54km× h=18km;
(3)车对水平面的最大压力为F
最大
F =ps=1.5×105Pa×200×10-4m2=1.5×103N
最大
因为车在水平地面上
所以车对水平面的最大压力为F =G +G
最大 车 载
则G =F -G =1.5×103N-1000N=2000N
载 最大 车
14.(2019福建省)将平底薄壁直圆筒状的空杯,放在饮料机的水平杯座上接饮料。杯座受到的压力 F随
杯中饮料的高度h变化的图象如图 饮料出口的横截面积S =0.8cm2,饮料流出的速度v=50cm/s,杯高H
o 1
=10cm,杯底面积S=30cm2,g取10N/kg
2 o
(1)装满饮料时,杯底受到饮料的压力为多大?
(2)饮料的密度为多大?
(3)设杯底与杯座的接触面积也为S,饮料持续流入空杯5s后关闭开关,杯对杯座的压强为多大?
2
【答案】(1)3.6N;(2)1.2×103kg/m3;(3)1.1×103Pa。
【解析】(1)由图可知空杯对杯座的压力:F=0.9N;
0
装满饮料时,杯对杯座的压力:F=4.5N;
1因杯子为平底薄壁直圆筒状,
所以杯底受到饮料的压力:F=F﹣F=4.5N﹣0.9N=3.6N。
1 0
(2)饮料的质量:m= = = =0.36kg;
杯中饮料的体积:V=SH=30cm2×10cm=300cm3=3×10﹣4 m3;
2
则饮料的密度:ρ= = =1.2×103kg/m3;
(3)饮料持续流入空杯5s,则流入杯中饮料的质量:
m=ρSvt=1.2×103kg/m3×0.8×10﹣4 m2×0.5m/s×5s=0.24kg;
1 1
此时饮料对杯底的压力:F=mg=0.24kg×10N/kg=2.4N,
2 1
此时杯对杯座的压强:p= = =1.1×103Pa。