Question

8．晓彤和同学们在进行探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验，他们所用的器材除了一些相关的测量仪器外，还有形状相同的长方体泡沫块和铁块、适当大小的海棉块，如图所示．
（1）实验中同学们选择海棉块作为实验器材的主要原因是海绵容易发生形变．实验中，压力的作用效果是通过海绵的形变程度来体现的．
（2）同学们先将泡沫块平放、侧放、竖放在海绵块上进行实验，发现实验现象不明显，原因是泡沫块的压力太小．
（3）晓彤利用铁块进行实验，记录的实验现象如（表一）所示，得出的结论是在压力一定时，受力面积越小，压力作用效果越明显．
表一

放置 现象 物体	平放	恻放	竖放
铁块	较浅	较深	最深

（4）他又在老师的指导下进行了计算，得出了更进一步的结论：压力的作用效果越明显，压力与其受力面积的比值越大．请你根据晓彤同学记录的实验现象（表一）及其他测量的数据（表二），通过计算证明晓彤的结论是正确的．（要求写出证明过程）
表二

长方体铁块质量m/kg	2
长方体的长a/m	0.16
长方体的宽b/m	0.08
长方体的厚c/m	0.04

Answer 1

分析 （1）在实验中，压力的作用效果通过海绵的形变来反映，所以利用了海绵易形变的特点；
（2）只有压力较大时，形变的效果才会明显，所以为了实验效果，应保持一定的压力；
（3）影响压力作用效果的因素是压力大小和受力面积大小，据此得出结论；
（4）根据表中数据，计算压力与受力面积的比值，并进行比较．

解答 解：（1）海绵（较软）易发生（弹性）形变，便于观察（和比较）压力的作用效果，所以我们选择海绵来进行实验；同时，压力的作用效果是通过海绵的形变大小反映出来的．
（2）由题意可知，泡沫块的重力很小，对海绵产生压力的作用效果不明显，所以不易比较压力的作用效果；
（3）由表一中的实验数据可得：在压力一定时，受力面积越小，压力的作用效果越明显；
（4）由表二得：
平放时：$\frac{F}{S1}$=$\frac{mg}{ab}$=$\frac{2kg×10N/kg}{0.16m×0.08m}$=1562.5N/m²
侧放时：$\frac{F}{S2}$=$\frac{mg}{ac}$=$\frac{2kg×10N/kg}{0.16m×0.04m}$=3125N/m²
竖放时：$\frac{F}{S3}$=$\frac{mg}{bc}$=$\frac{2kg×10N/kg}{0.08m×0.04m}$=6250N/m² 
所以，$\frac{F}{S1}$＜$\frac{F}{S2}$＜$\frac{F}{S3}$．
结合表一的现象可知：铁块平放、侧放、竖放时，压力作用效果越来越明显，所以晓彤的结论正确．
故答案为：（1）海绵容易发生形变；海绵的形变程度；
（2）泡沫块的压力太小；
（3）在压力一定时，受力面积越小，压力作用效果越明显；
（4）计算和证明过程同上．

点评 在本题的解答中，明确选择海绵的意义，影响压力作用效果的因素，会运用数据进行相关计算，正确运用控制变量法，是解答的关键．