2.速度是物体单位时间内通过的路程;
1.速度=;
4.当我们通过烂泥地时,需要垫上木板,才不会陷入泥地里.
利用“等价信息变换处理法”,我们将速度公式v=的意义表示出来:
3.压强与压力、受力面积有关;
2.压强是物体单位面积上受到的压力;
1.压强=;
6.减小压强的方法
(1)在压力一定时,增大受力面积可以减小压强.
通过烂泥地时,为不陷入泥地中,就要减小人对烂泥地的压强,你可以在泥地上垫一块木板,增大受力面积,减小压强.坦克的质量有几十吨重,对地面的压力也很大,因此在其轮上装有宽大的履带,是用增大受力面积的方法,减小它对地面的压强.同样,大型运输车的轮胎比一般的汽车轮胎宽,也是这个道理.
你的书包带一定是宽扁的带子,不会是细绳,是因为宽带与你肩膀的接触面积大,比你用细绳背书包时的压强小.钉书机的手按部位宽,也是为了减小钉书时对手的压强.
(2)在受力面积一定时,减小压力可以减小压强.
在搭梯子向高处够东西时,我们一般会选一个体重轻的人上梯子,这是用减小压力的方法来减小人对梯子的压强,同时减小上梯子时梯子对地面的压强.
以上我们介绍了增大、减小压强的各种方法,这些方法在生活中被广泛应用.实际生活中,在同一个物体上同时利用增大和减小压强的物品很多,比如钉书机、图钉、尖嘴钳子等,你可以分析一下,看看哪些地方是增大压强,哪些地方是减小压强.
[学习方法指导]
等价信息变换处理法
在学习物理知识时,我们把有关此问题的数据、形象、动作、符号等各种信息相互自由地等价变换,有助于联想.这种方法在创造学中称为“等价信息变换处理法”.
在学习了“压强”后,我们可向自己提出这样的问题:尽可能多地用其他方法(如语言、文字、实例等)来表达公式p=的意义.我们可能会联想到下列内容:
5.增大压强的方法
其实,通过上面对公式p=的分析,要得到增大压强的方法已经变得很容易了.
(1)在压力一定时,减小受力面积可以增大压强.生活中用这种方法利用有利压强的例子确实很多.斧头刃、刀刃很尖锐,就是这个道理.啄木鸟的嘴很尖,可以啄开树皮抓出虫子,是因为它的嘴越尖,受力面积就小,对树的压强就越大,打鸡蛋时,我们习惯于将蛋壳在锅边或桌边轻轻一磕,鸡蛋皮就破了,这个小小的动作,也是利用受力面积小使压强增大的道理,因为相同的压力,将鸡蛋握在手中时,蛋壳也不容易破碎.
(2)在受力面积一定时,增大压力可以增大压强.
用斧头劈开木头时,用力大时才能将木头劈开,用力小的人劈不开木头,就是因为受力面积一定了,压力大了压强才大.向墙上按图钉时,图钉尖的受力面积一定,用力大,钉尖对墙的压强大,陷入墙内较深,用力小的,钉尖不会陷入墙内太深.
4.压强
为了更直接地表示压力的作用效果,我们引入一个新的物理量--压强.
(1)定义:压强是指物体单位面积上受到的压力.由定义就可看出,压强与物体的受力面积和压力有关.
(2)公式:由上述定义,我们可以写出压强的计算公式:压强=,用p表示压强,F表示压力,S表示受力面积,则压强的字母式为p=.
(3)单位:公式中F的单位是N,S的单位是m2,则p的单位为N/m2,这个单位被称为帕斯卡,简称帕,字母表示为Pa.
(4)用p=做简单计算
将公式p=变形可得:F=pS,可计算压力,S=,可计算受力面积.
例1:桌面上平放一本教科书,书重约2.5 N,与桌面的接触面积为4.7×10-2 m2,试计算书对桌面的压强.
解:F=____________,S=____________
所以p===53 =53 Pa
书对桌面的压强为____________.
例2:向墙上按图钉时,已知图钉帽的面积为1 cm2,手对图钉帽的压强为2×105 Pa,求手对图钉帽的压力是多大.
解:____________=2×105 Pa,S=____________=____________m2
由p=变形得:
F=____________=2×105 Pa×____________=20 N
手对图钉帽的压力是20 N.
例3:60 kg的人,站立时对地面的压强是4×104 Pa,求人与地面的接触面积是多大.
分析:由于人站立在____________上,因此这时他对地面的压力等于他的____________,方向与____________方向相同,是向下的.
已知:____________=60 kg,____________=10 N/kg,p=____________
求:S
解:G=____________=60×10=600 (N)
即____________=G=600 N
由p=变形得:
所以S=____________==1.5×10-2 m2=150 cm2
人与地面的接触面积为150 cm2.
(5)对压强公式的分析
当压力F一定时,压强p与受力面积S成反比,即,压力一定时,接触面积越小,压强越大.
当受力面积S一定时,压强p与压力F成正比,即受力面积相同时,压力越大,压强越大.
当压强p一定时,压力F与受力面积S成正比,即压强相同的两个物体,压力大的那个,受力面积一定也大.
3.压力的作用效果
了解了压力的概念之后,我们来看看压力的作用效果与哪些因素有关.你先设想一下:可能与压力的大小有关.下面我们用实验来探究一下.
装置如图13-3所示,在玻璃槽内装一些沙子,然后放一只小桌.实验中,我们观察的是在不同条件下,小桌对沙面的压力引起的沙面形状的变化,当然桌子在沙子中陷得深浅不同,表示压力的作用效果不同.
按图13-3将装置放好,先观察一下此时小桌陷入沙中的情况.然后按图13-4所示,在小桌上放一砝码,观察这时小桌陷入沙中的情况,发现此时小桌陷入沙中比图13-3中要深,说明当压力增大时,压力的作用效果更明显.由此可以说明,压力的作用效果与压力大小有关.你的设想有一定的道理.
也许这时你会说,如果将桌子倒置,让桌面与沙面接触,结果会怎样?好,我们再来做做.这时要注意:因为压力大小是影响其作用效果的因素,所以我们要用控制变量法,将这个因素稳定下来.也就是说,对比实验中压力大小应是相同的.如图13-5所示,将桌子倒置,仍在桌面上放一砝码,观察桌子下陷情况.对比上图实验我们发现,即使压力大小不变,压力的作用效果也不相同,压力的作用面积也影响它的作用效果.受力面积越小,压力的作用效果越明显.
通过上述实验,你能总结一下压力作用效果与哪些因素有关吗?对,与压力大小和作用面积大小有关.
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