資源簡介

第15講　壓強
命題分析　
廣東省近五年中考物理命題分析
考點 2023 2022 2021 2020 2019
壓力與壓強的理解 ___ ___ ___ 省題10 ___
增大或減小壓強的方法 省題3 ___ ___ ___ ___
壓力與壓強的計算 省題19 省題19 省題1 ___ 省題19
[課程標準]　
2．2.7　通過實驗，理解壓強。知道增大和減小壓強的方法，并了解其在生產生活中的應用。
例　估測自己站立時對地面的壓強。
考點一　壓力與壓強的理解
一、壓力
1．定義：垂直作用在物體表面的力。
2．壓力與重力的比較：
力 壓力 重力
力的性質 彈力 引力
力的示意圖
作用點 被壓物體表面 重心
方向 垂直于受力面，指向被壓的物體 豎直向下
大小 與擠壓程度有關 與質量成正比，G＝mg
比較
3.影響壓力作用效果的因素：壓力大小(F)，受力面積(S)。
二、壓強
1．定義：在物理學中，物體所受壓力的大小與受力面積之比叫做壓強。
2．公式：p＝。
3．單位：
(1)國際單位：帕，符號：Pa,1 Pa＝1 N/m2。
(2)1 Pa的物理意義：1 m2的面積上受到的壓力是1 N。
4．壓強的物理意義：表示壓力的作用效果，壓強越大，壓力產生的效果越明顯。
(1)重力越大的物體產生的壓力一定越大。(　×　)
(2)放在水平面上的物體，壓力的大小可能比重力大。(　√　)
(3)壓力的方向一定垂直于接觸面。(　√　)
(4)受力面積越小，產生的壓強一定越大。(　×　)
(5)在任何情況下壓強都可以用p＝＝進行計算。(　×　)
(6)單位面積上所受的壓力大，則壓強一定大。(　√　)
例1　(2021·廣東改編)如圖所示，物體A靜止在斜面上，畫出A所受重力G和斜面受到物體A壓力F的示意圖。
答案　
解析　重力的作用點在物體的重心，方向豎直向下，過重心作一條豎直向下的線段，在末端畫上箭頭，即為重力G的示意圖；物體A對斜面的壓力垂直于斜面向下，作用點可畫在接觸面的中點處，過壓力作用點畫一條垂直于斜面向下、帶箭頭的線段，標出符號F，即為壓力F的示意圖，如答圖所示。
例2　(2020·廣東)如圖所示，用拇指和食指按壓一支鉛筆的兩端，拇指和食指受到的壓力分別為F1和F2，受到的壓強分別為p1和p2。則F1________F2，p1________p2(均選填“>”“<”或“＝”)。若F2＝1 N，筆尖的面積為1×10－6 m2，則p2＝________ Pa。
答案　＝　<　1×106
易錯提醒　受力面積是相互擠壓發生形變的接觸面積。
考點二　增大或減小壓強的方法
增大或減小壓強的方法
項目 方法 實例
增大壓強 受力面積一定時，增大壓力 壓路機碾子的質量很大
壓力一定時，減小受力面積 刀刃磨得很薄；釘子、針、啄木鳥的喙和鷹的爪子都很尖銳
增大壓力，同時減小受力面積 菜刀刀刃磨得很薄，且切菜時要用力往下按
減小壓強 受力面積一定時，減小壓力 車輛限載
壓力一定時，增大受力面積 滑雪板；駱駝長著寬大的腳掌；推土機的寬大履帶
減小壓力，同時增大受力面積 在冰面上行走發現冰面即將破裂時，立刻爬行并丟棄一些負重
(1)啄木鳥用力啄樹是為了增大對樹皮的壓強。(　√　)
(2)建筑中采用空心磚是為了增大對地基的壓強。(　×　)
(3)蓋房子打的地基很寬是為了減小壓強。(　√　)
(4)鉛筆刀的刃很薄是為了增大壓強。(　√　)
例3　(從生活到物理)在日常生產生活中，根據需要常常要考慮受力面上的壓強大小。下列事例中能增大壓強的是(　　)
答案　B
名師點撥
考點三　壓力與壓強的計算
(1)p＝公式只適用于計算固體產生的壓強。(　×　)
(2)8 m2＝800 dm2＝8 000 cm2。(　×　)
(3)已知物體受到的壓力和壓強，可以由公式S＝求出物體的受力面積。(　√　)
(4)把物體水平放置，受力面積等于物體的底面積。(　×　)
(5)(2021·廣東改編)中學生站立時對地面的壓強約為500 Pa。(　×　)
例4　(2022·廣東改編)圖中某智能機器人的質量為80 kg，其輪子與水平地面接觸的總面積為5 cm2。在水平地面上工作時，該機器人勻速直線移動的速度為1 m/s，所受阻力是機器人重力的0.05倍。求：(g取10 N/kg)
(1)機器人對水平地面的壓力；
(2)機器人對水平地面的壓強。
分析　(1)利用G＝mg計算出機器人的重力；在水平地面上工作時，機器人對水平地面的壓力大小等于機器人自身的重力大小。(2)利用p＝計算出機器人對水平地面的壓強。
解：(1)機器人的重力：G＝mg＝80 kg×10 N/kg＝800 N；
在水平地面上工作時，機器人對水平地面的壓力：F＝G＝800 N。
(2)機器人對水平地面的壓強：p＝＝＝1.6×106 Pa。
答：(1)機器人對水平地面的壓力為800 N；
(2)機器人對水平地面的壓強為1.6×106 Pa。
易錯提醒　計算時一定要注意單位，把常用單位換成國際單位再進行計算。1 Pa＝1 N/m2,1 Pa≠1 N/cm2。
例5　(切割類)如圖所示，甲、乙兩個實心均勻正方體對水平地面的壓強相等。若沿水平方向將甲、乙分別切去質量相等的部分，剩余部分對水平地面的壓力為F甲和F乙、壓強為p甲和p乙，則(　　)
A．F甲＜F乙，p甲＞p乙 B．F甲＜F乙，p甲＜p乙
C．F甲＞F乙，p甲＞p乙 D．F甲＞F乙，p甲＜p乙
答案　C
解析　甲、乙兩個實心均勻正方體對水平地面的壓強相等，由題圖可知，甲的受力面積大于乙的受力面積，根據F＝pS可知，甲對地面的壓力大于乙對地面的壓力；水平面上的物體對水平面的壓力等于自身的重力，所以甲的重力大于乙的重力；若沿水平方向將甲、乙分別切去質量相等的部分，根據G＝mg可知，甲、乙兩個物體減小的重力相同，所以甲剩余部分的重力大于乙剩余部分的重力，故F甲＞F乙；減小的重力相同，減小的壓力相同，甲的受力面積大，根據p＝可知，甲減小的壓強小于乙減小的壓強，根據p′＝p－Δp可知，甲剩余部分的壓強大于乙剩余部分的壓強，即p甲＞p乙，故C正確。
例6　(柱體壓強)如圖所示，有三個實心圓柱體甲、乙、丙，放在水平地面上，其中甲、乙高度相同，乙、丙底面積相同，三者對地面的壓強相等，下列判斷正確的是(　　)
A．ρ甲＝ρ乙＝ρ丙 B．ρ甲＝ρ乙＜ρ丙
C．m甲＜m乙＝m丙 D．m甲＝m乙＝m丙
答案　C
解析　因物體對水平面的壓力和自身的重力相等，實心圓柱體對水平地面的壓強p＝＝＝＝＝＝ρgh，由題圖結合題意可知，三個實心圓柱體的高度關系為h甲＝h乙＜h丙，因三者對地面的壓強相等，三者的密度關系為ρ甲＝ρ乙＞ρ丙，故A、B錯誤；由題圖可知，三個實心圓柱體的底面積關系為S甲＜S乙＝S丙，因三者對地面的壓強相等，所以，由p＝＝＝的變形式m＝可知，三者的質量關系為m甲＜m乙＝m丙，故C正確。
名師點撥　柱體壓強問題(圓柱體、長方體、正方體) 只要涉及柱體壓強問題，首先考慮使用壓強與重力的導出公式p＝ρgh來解決，計算題一定要寫出公式的推導過程(p＝＝＝＝＝＝ρgh)。
例7　(比例類)如圖是甲、乙兩種物質的重力和體積的關系圖象，若用質量相等的甲、乙兩種物質分別制成兩個圓柱體A、B，其底面積SA∶SB＝1∶4。把它們平放在水平地面上，則兩圓柱體A、B對水平地面的壓強之比為(　　)
A．3∶1 B．4∶3
C．4∶1 D．3∶4
答案　C
解析　圓柱體對水平地面的壓力F＝G＝mg，且兩圓柱體的質量相等，則A、B兩圓柱體對水平地面的壓力之比FA∶FB＝GA∶GB＝mAg∶mBg＝mA∶mB＝1∶1；受力面積SA∶SB＝1∶4，所以A、B兩圓柱體對水平地面的壓強之比pA∶pB＝∶＝∶＝4∶1。故C正確。
名師點撥　(1)若壓力F相等，則＝。 (2)若受力面積S相等，則＝。 (3)若壓力F和受力面積S均不相等，則＝·。
實驗　探究影響壓力作用效果的因素
實驗裝置　
實驗設計　(1)顯示壓力作用效果的方法：通過海綿的凹陷程度來反映(轉換法)。
(2)探究壓力作用效果與壓力的關系(控制變量法)
思路：控制受力面積不變，改變壓力，觀察海綿的凹陷程度。
操作：在小桌上加減砝碼如圖甲、乙。
(3)探究壓力作用效果與受力面積的關系(控制變量法)
思路：控制壓力不變，改變受力面積，觀察海綿的凹陷程度。
操作：把小桌倒置如圖乙、丙。
實驗結論　壓力的作用效果與壓力和受力面積有關：
(1)壓力一定時，受力面積越小壓力的作用效果越明顯；
(2)受力面積一定時，壓力越大壓力的作用效果越明顯。
例8　如圖是“探究影響壓力作用效果的因素”實驗，甲圖所示，將小桌放在海綿上；乙圖所示，在小桌上放一個砝碼；丙圖所示，把小桌翻過來，桌面朝下，并在它上面放一個砝碼。
　　
[實驗設計與進行]
(1)此實驗中運用到的主要探究方法是______________________。
(2)我們________(選填“可以”或“不可以”)用沙子代替海綿來完成實驗。
[分析與論證](重點)
(3)比較________兩圖可知，當受力面積一定時，壓力越大，壓力的作用效果越明顯。
(4)比較乙、丙兩圖可知，當壓力一定時，________________，壓力的作用效果越明顯。
(5)有的同學認為要比較甲、丙兩次實驗也能驗證“壓力作用效果與受力面積的關系”，你認為合理嗎？________理由：________________________。如用甲、丙所示裝置探究“壓力作用效果與受力面積的關系”，應采取的措施為：______________________________________。
(6)(新知識應用)比較乙、丙兩圖的實驗，可得出結論：壓力大小相同時，________越小，壓力的作用效果越明顯。下列實例中，直接應用該結論的是________(填字母)。
A．菜刀要經常磨一磨
B．交通管理部門規定，嚴禁貨車超載
C．坐在沙發上比坐在硬板凳上舒服
(7)除了控制變量法，本實驗所采用的科學探究方法還有一種，下列實驗也運用了這種方法的是________。
A．用兩只完全相同的蠟燭探究平面鏡成像的特點
B．當電壓一定時，探究電流與電阻的關系
C．用吸引大頭針的多少比較電磁鐵磁性的強弱
[交流與評估](難點)
(8)此實驗________(選填“能”或“不能”)用硬紙板代替海綿，原因是_________________。
(9)①若將該小桌和砝碼放在如圖丁所示的木板上，則圖乙中海綿受到的壓強p乙和圖丁中木板受到的壓強p丁的大小關系為p乙________p丁(選填“＞”“＜”或“＝”)。
②同組的小紅選用丙、丁兩圖的實驗，得出結論：壓力一定時，受力面積越小，壓力的作用效果越不明顯。她的結論是否合理？________，原因是___________________________。
[實驗拓展與創新]
(10)(實驗器材生活化)另一組的小剛同學利用了兩個相同的木塊和一塊海綿，進行了如圖戊所示的實驗。對比兩圖，小剛認為壓力的作用效果與壓力大小無關。你認為他的觀點________(選填“正確”或“錯誤”)，并說明理由：_____________________________________________。
(11)(實驗器材生活化)課后老師要求同學們用身邊的物品探究壓力的作用效果與壓力大小的關系。小明選擇的器材是海綿和兩瓶完全相同的礦泉水。請幫他設計實驗方案：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(12)(實踐與生活)小明做完實驗后思考：日常乘坐的公共汽車上都配有破窗錘(如圖己所示)，它的作用是在有意外發生時可以敲碎車窗玻璃，幫助乘客逃生。破窗錘一端很尖銳的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)控制變量法和轉換法　(2)可以　(3)甲、乙　(4)受力面積越小　(5)不合理　沒有控制壓力大小相同　取下丙圖的砝碼　(6)受力面積　A　(7)C　(8)不能　硬紙板不易形變，作用效果不明顯　(9)①＝　②不合理　承受壓力的材料不同　(10)錯誤　沒有控制受力面積一定　(11)把其中一瓶礦泉水倒出一些水后正立(或倒立)放在海綿上，另一瓶也正立(或倒立)放在海綿上，觀察對比海綿的凹陷程度(開放性試題，答案合理即可)　(12)在壓力一定時，通過減小受力面積來增大壓強從而更容易敲碎車窗玻璃
考點一　壓力與壓強的理解
1．(概念理解)關于壓力下列說法正確的是(　　)
A．壓力的方向總是豎直向下的
B．壓力的作用效果與壓力的大小和受力面積的大小有關
C．壓力的施力物體一定是地球
D．壓力的大小總是等于重力的大小
答案　B
2.(2013·廣東)如圖所示，水平桌面上有一長為L，質量分布均勻的木板M，右端與桌邊相齊，在水平力F的作用下，沿直線向右勻速離開桌邊但未落下，在此過程中，下列說法正確的是(　　)
A．M對桌面的壓強變小，壓力不變 B．M對桌面的壓強不變，壓力不變
C．M對桌面的壓強變大，摩擦力不變 D．M對桌面的壓強變大，摩擦力變小
答案　C
3.請在圖中畫出跳水運動員對跳板的壓力。(按要求完成圖)
答案　
解析　跳水運動員對跳板的壓力的作用點在跳板上，方向垂直于跳板向下，從作用點起，垂直跳板畫線段，在線段的末端畫上箭頭表示力的方向，如答圖所示。
考點二　增大或減小壓強的方法
4．(2023·宜昌)下列生產生活實例中屬于減小壓強的是(　　)
答案　A
解析　載重汽車有很多個寬大的車輪，是在壓力一定時，通過增大受力面積來減小壓強。冰刀鞋的刀刃做得很薄，是在壓力一定時，通過減小受力面積來增大壓強。破窗錘的敲擊端做成錐狀，是在壓力一定時，通過減小受力面積來增大壓強。切蛋器上的不銹鋼絲做得很細，是在壓力一定時，通過減小受力面積來增大壓強。故選A。
5.(教材素材)如圖所示，一個圖釘帽的面積是0.8 cm2，圖釘尖的面積為5×10－8 m2，手指對釘帽的壓力是20 N，釘帽對手指的壓力為________ N，圖釘尖對墻的壓強為________ Pa。圖釘尖做得很尖，是為了在壓力一定時，通過減小受力面積達到________(選填“增大”或“減小”)壓強的目的。
答案　20　4×108　增大
考點三　壓力與壓強的計算
6．(切割類)一個質量分布均勻的立方體，靜止在水平地面上。沿圖中虛線將其分割成體積相等的a、b兩部分，并取走a部分，剩下的b部分(未傾倒)對水平地面產生的壓強最大的是(　　)
答案　D
7．(2019·廣州)如圖甲所示，鋼制的圓柱展示臺，底面積S＝1 dm2，右側為鋼制的圓臺零件，上底面積S1＝3 dm2，下底面積S2＝12 dm2。把零件分別按圖乙和圖丙所示的方式靜置在展示臺上，兩物體的軸在同一直線上。圖乙中零件對展示臺面的壓力為F1，壓強為p1。圖丙中零件對展示臺面的壓力為F2，壓強為p2。F1________F2，p1________p2。(均選填“＞”“＝”或“＜”)
答案　＝　＝
解析　由題圖乙可知，零件對展示臺面的壓力等于零件的重力，即F1＝G，壓強p1＝＝，由題圖丙可知，零件對展示臺面的壓力等于零件的重力，即F2＝G，壓強為p2＝＝，由于同一個零件重力不變，所以F1＝F2，p1＝p2。
8.(原創題)廣東廣式糕點味道鮮美。小明為奶奶買了一個六盒裝的大禮包放在餐桌上如圖，每個包裝盒的規格相同，長、寬、高分別是20 cm、16 cm、5 cm。(g取10 N/kg)。求：
(1)大禮包的重力G；
(2)按如圖所示放置在水平桌面上，每個盒子對水平桌面的壓強p。
解：(1)大禮包的質量m＝1 200 g＝1.2 kg，
大禮包的重力G＝mg＝1.2 kg×10 N/kg＝12 N，
(2)每盒的受力面積S＝20 cm×5 cm＝100 cm2＝1×10－2 m2，
每盒對水平桌面的壓力F＝G＝×12 N＝2 N，
對水平桌面的壓強p＝＝＝2×102 Pa。
答：(1)大禮包的重力G為12 N；
(2)每個盒子對水平桌面的壓強p為2×102 Pa。
9．(實驗創新)在學習“壓力”時，小欣同學用雙手食指指尖抵住鉛筆兩端，使鉛筆靜止，如圖甲所示，發現兩手指與鉛筆接觸部位在受壓力作用時都有凹陷的現象存在；同時還發現：抵住________(選填“筆尖”或“筆尾”)的手指凹陷程度更明顯。由此引發“壓力作用效果與哪些因素有關”的實驗探究。
小欣同學利用木條、橡皮泥、包裝帶和鉤碼進行探究活動。如圖乙所示，將橡皮泥做成長方體平放于木條上方，把包裝帶撕成相同寬度的兩段，并將兩段包裝帶繞過橡皮泥，且在包裝帶下方掛上不同數量的鉤碼，觀察對比橡皮泥上端的變化。
(1)實驗過程中，小欣同學是通過觀察橡皮泥________來比較壓力作用效果的，該步驟采用的實驗方法是________。
(2)由圖中現象，可得出結論：當受力面積相同時，________，壓力的作用效果越明顯。
(3)小欣同學想繼續探究壓力的作用效果與受力面積的關系，應進行的操作是：將橡皮泥恢復原狀，把包裝帶撕成________寬度的兩段，兩包裝帶下方掛________數量的鉤碼。(均選填“相同”或“不同”)
答案　筆尖　(1)凹陷程度　轉換法　(2)壓力越大　(3)不同　相同
10．(從生活到物理)在實際生活中，人們都知道汽車行駛時輪胎氣壓過高或者過低都會損壞輪胎，影響行車安全，除此以外，是否還有其他影響呢？某小組同學查閱資料發現，汽車行駛時輪胎對瀝青路面產生的壓強稱為輪胎平均接地壓強，這一壓強過大將會對瀝青路面產生不利的影響，而輪胎平均接地壓強與汽車荷載以及輪胎氣壓密切相關，如表是有關的實驗數據。
序號 輪胎氣壓(×106 Pa) 汽車荷載(×103 N) 輪胎平均接地壓強(×106 Pa)
1 0.6 110 0.76
2 131 0.84
3 151 0.88
4 0.7 110 0.88
5 131 0.94
6 151 0.99
7 1.0 110 1.00
8 131 1.05
9 151 1.14
(1)分析實驗序號1、2、3(或4、5、6，或7、8、9)的數據可得出的初步結論是：當輪胎氣壓一定時，________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(2)分析實驗序號1、4、7(或2、5、8，或3、6、9)的數據可得出的初步結論是：當汽車荷載相同時，__________________________________________________；由此可以猜想：當汽車荷載一定時，輪胎氣壓改變，可能導致輪胎與地面間的______________改變，從而改變了輪胎平均接地壓強。
(3)分析實驗序號3、4的數據可得出的初步結論是：當輪胎氣壓從0.6×106 Pa增大至0.7×106 Pa時，所產生的效果相當于在輪胎氣壓保持0.6×106 Pa的情況下增加約____________ N的汽車荷載。
(4)如果你是道路養護單位的工作人員，請結合上述結論和所學的物理知識，向廣大車主解釋在汽車荷載一定時，為什么夏天比冬天溫度高反而給輪胎加氣少？_____________________
________________________________________________________(提示：爆胎情況不用分析)。
答案　(1)汽車荷載越大，輪胎平均接地壓強越大　(2)輪胎氣壓越大，輪胎平均接地壓強越大　接觸面積　(3)4.1×104　(4)在汽車荷載一定時，夏天比冬天給輪胎加氣少，是為了減小輪胎氣壓，減小輪胎平均接地壓強，保護瀝青路面
解析　(3)分析實驗序號3、4的數據可得出的初步結論是，當輪胎氣壓從0.6×106 Pa增大至0.7×106 Pa時，所產生的效果相當于在輪胎氣壓保持0.6×106 Pa的情況下增加約151×103 N－110×103 N＝4.1×104 N的汽車荷載。
(4)由(2)知，當汽車荷載相同時，輪胎氣壓越小，輪胎平均接地壓強越小，故夏天比冬天給輪胎加氣少，是為了減小輪胎氣壓，減小輪胎平均接地壓強，保護瀝青路面。

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