题目内容

13．在探究压力的作用效果与受力面积、压力大小的实验中，小刚利用规格相同的两块海绵及相同的三本字典，设计了如下实验：

图（a）海绵平放在桌面上；图（b）海绵上平放一本字典；图（c）海绵上叠放两 本字典；图（d）海棉上立放一本字典；图（e）一本字典平放在桌面上．
（1）实验中，小刚是根据海绵的形变程度来比较压力的作用效果；下列实验中，也采用这种研究方法的是A；
A．用压强计两管中液面的高度差，比较液体内部压强的大小
B．牛顿对大量的实验事实进行深入研究，总结出牛顿第一定律
C．在研究滑动摩擦力与压力大小的关系时，控制接触面的粗糙程度相同
（2）通过实验图（b）、（c），可以得出结论：受力面积一定时，压力越大，压力的作用效果越明显；
（3）通过观察比较图（b）、（d）后得出：在压力一定时，受力面积越小，压力作用效果越明显；
（4）设图（b）中字典对海绵的压强是pb，图（e）中字典对桌面的压强是pe，则pb大于pe（选填“大于”、“等于”或“小于”），原因是由于压力相同，b的受力面积较小；
（5）小明同学想测量物理课本平放在水平桌面上时产生的压强，请你帮小明完成实验步骤：
A．用弹簧测力计直接测出物理课本的重力为G；
B．用刻度尺分别测出物理课本的长a和宽b；
C．则物理课本平放在水平桌面上时，产生的压强p=$\frac{G}{ab}$．（用测得的物理量表示）

分析 （1）压力的作用效果主要表现在物体的形变上，可以通过海绵的形变程度来反映压力作用效果是否明显．这里采用的研究方法是转换法；
（2）影响压力作用效果的因素是压力的大小和受力面积的大小，探究压力的作用效果和压力大小的关系时，就要保证受力面积一定；
（3）要探究压力的作用效果和受力面积的关系时，就要保证压力的大小一定；
（4）比较压强的大小，就是比较压力和受力面积，根据压强计算公式p=$\frac{F}{S}$分析压强的大小；
（5）测物理课本对桌面的压强，需要测出物理课本的重力和面积，根据测力与长度的工具选择实验器材，然后设计合理的实验步骤，根据测量的实验数据求出压强的表达式．

解答 解：（1）力可以改变海绵的形状，通过海绵形变程度表示压力作用效果大小．这里采用的研究方法是转换法．
A、用压强计两管中液面的高度差，比较液体内部压强的大小，所用的研究方法是转换法，符合题意；
B、牛顿对大量的实验事实进行深入研究，总结出牛顿第一定律，所用的研究方法是实验推理法，不符合题意；
C、在研究滑动摩擦力与压力大小的关系时，控制接触面的粗糙程度相同，所用的研究方法是控制变量法，不符合题意；
故选：A．
（2）分析比较图（b）和（c）的实验现象可知，两图的受力面积大小不变，压力大小不同，海绵的形变程度不同，且压力越大，海绵的形变程度越大，故可得结论：在受力面积一定时，压力越大，压力的作用效果越明显．
（3）要探究压力的作用效果与受力面积大小的关系，应控制压力大小不变，改变受力面积的大小，由图可知（b）、（d）两图符合．
（4）（b）、（e）两图中，字典的压力相同，b图中字典压在海绵上，受力面积是海绵的面积；e图中字典压在桌面上，受力面积是字典的面积，
因为海绵的面积小于字典的面积，所以图（b）中字典对海绵的压强是pb大于图（e）中字典对桌面的压强是pe．
（5）实验器材：弹簧测力计、细线、刻度尺．
实验步骤：①用细线把物理课本捆起来，通过细线把课本挂在弹簧测力计的挂钩上，测出课本的重力G；
②用刻度尺测出物理课本平放时，与桌面接触的面的长度a，宽度b；
③求出课本的面积．由压强公式求出压强．
求压强：课本与水平桌面的接触面积S=ab，
课本对桌面的压力F=G，
课本对桌面的压强p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{ab}$．
故答案为：（1）海绵的形变程度；A；（2）受力面积一定时，压力越大，压力的作用效果越明显；
（3）b、d；（4）大于；由于压力相同，b的受力面积较小；（5）弹簧测力计；$\frac{G}{ab}$．

点评 本题考查的是探究压力作用效果跟什么因素有关的实验，会用控制变量法和转换法研究压力作用效果的影响因素，掌握压力作用效果与压力和受力面积有关，通过对实验现象的分析，得出结论．

练习册系列答案
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次数F1/Nl1/cmF2/Nl2/cm
111025
2210120
3215310
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