Question

4．学了力的知识后，我们知道力的作用是相互的，进入高中后，我们将会进一步学到“两个物体间的相互作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上．”
（1）请你利用此结论推导：如图所示静止于水平地面上的物体，物体对地面的压力与物体受到的重力大小相等，画出推导过程中所有用到的力的示意图．
（2）假如当你静止站在水平地面时．你的双脚与水平地面接触面积为400cm²．请你估算此时你对地面的压强有多大？

Answer 1

分析 （1）物体处于静止或匀速直线运动状态，受到力平衡．二力平衡中两个力大小相等．由二力平衡得到重力与支持力相等，由牛顿第三定律得到压力等于支持力，从而得到物体对桌面压力与物体重力大小相等．
（2）先估测自己的质量，再根据G=mg求出自己的重力，对地面的压力等于其重力，根据p=$\frac{F}{S}$求出他对地面的压强．

解答 解：
（1）证明：
如图1所示，由于物体静止（或于平衡状态），所以物体受到的重力和支持力是一对平衡力，大小相等；
根据题意，如图2所示，桌面对物体的支持力和物体对桌面的压力是一对相互作用力，所以支持力与压力大小相等；
因此物体对桌面的压力和物体受到的重力大小相等．

（2）中学生的质量约50kg，
中学生对地面的压力：
F=G=mg=50kg×9.8N/kg=490N，
双脚与地面的接触面积：
S=400cm²=400×10^-4m²，
则对地面的压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{490N}{400×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=1.225×10⁴Pa．
故答案为：（1）证明过程同上；（2）中学生对地面的压强约1.225×10⁴Pa．

点评 （1）本题考查二力平衡的应用及运用物理知识的能力，难度不大．关键是运用好二力平衡和牛顿第三定律找到压力和重力与支持力的关系即可证明．
（2）此题主要考查的是学生对压强计算公式的理解和掌握，知道他对地面的压力等于其重力是解决此题的关键．