Question

13．在探究壓力的作用效果與受力面積、壓力大小的實(shí)驗(yàn)中，小剛利用規(guī)格相同的兩塊海綿及相同的三本字典，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：

圖（a）海綿平放在桌面上；圖（b）海綿上平放一本字典；圖（c）海綿上疊放兩 本字典；圖（d）海棉上立放一本字典；圖（e）一本字典平放在桌面上．
（1）實(shí)驗(yàn)中，小剛是根據(jù)海綿的形變程度來(lái)比較壓力的作用效果；下列實(shí)驗(yàn)中，也采用這種研究方法的是A；
A．用壓強(qiáng)計(jì)兩管中液面的高度差，比較液體內(nèi)部壓強(qiáng)的大小
B．牛頓對(duì)大量的實(shí)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行深入研究，總結(jié)出牛頓第一定律
C．在研究滑動(dòng)摩擦力與壓力大小的關(guān)系時(shí)，控制接觸面的粗糙程度相同
（2）通過(guò)實(shí)驗(yàn)圖（b）、（c），可以得出結(jié)論：受力面積一定時(shí)，壓力越大，壓力的作用效果越明顯；
（3）通過(guò)觀察比較圖（b）、（d）后得出：在壓力一定時(shí)，受力面積越小，壓力作用效果越明顯；
（4）設(shè)圖（b）中字典對(duì)海綿的壓強(qiáng)是p_b，圖（e）中字典對(duì)桌面的壓強(qiáng)是p_e，則p_b大于p_e（選填“大于”、“等于”或“小于”），原因是由于壓力相同，b的受力面積較小；
（5）小明同學(xué)想測(cè)量物理課本平放在水平桌面上時(shí)產(chǎn)生的壓強(qiáng)，請(qǐng)你幫小明完成實(shí)驗(yàn)步驟：
A．用彈簧測(cè)力計(jì)直接測(cè)出物理課本的重力為G；
B．用刻度尺分別測(cè)出物理課本的長(zhǎng)a和寬b；
C．則物理課本平放在水平桌面上時(shí)，產(chǎn)生的壓強(qiáng)p=$\frac{G}{ab}$．（用測(cè)得的物理量表示）

Answer 1

分析 （1）壓力的作用效果主要表現(xiàn)在物體的形變上，可以通過(guò)海綿的形變程度來(lái)反映壓力作用效果是否明顯．這里采用的研究方法是轉(zhuǎn)換法；
（2）影響壓力作用效果的因素是壓力的大小和受力面積的大小，探究壓力的作用效果和壓力大小的關(guān)系時(shí)，就要保證受力面積一定；
（3）要探究壓力的作用效果和受力面積的關(guān)系時(shí)，就要保證壓力的大小一定；
（4）比較壓強(qiáng)的大小，就是比較壓力和受力面積，根據(jù)壓強(qiáng)計(jì)算公式p=$\frac{F}{S}$分析壓強(qiáng)的大小；
（5）測(cè)物理課本對(duì)桌面的壓強(qiáng)，需要測(cè)出物理課本的重力和面積，根據(jù)測(cè)力與長(zhǎng)度的工具選擇實(shí)驗(yàn)器材，然后設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)步驟，根據(jù)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求出壓強(qiáng)的表達(dá)式．

解答 解：（1）力可以改變海綿的形狀，通過(guò)海綿形變程度表示壓力作用效果大小．這里采用的研究方法是轉(zhuǎn)換法．
A、用壓強(qiáng)計(jì)兩管中液面的高度差，比較液體內(nèi)部壓強(qiáng)的大小，所用的研究方法是轉(zhuǎn)換法，符合題意；
B、牛頓對(duì)大量的實(shí)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行深入研究，總結(jié)出牛頓第一定律，所用的研究方法是實(shí)驗(yàn)推理法，不符合題意；
C、在研究滑動(dòng)摩擦力與壓力大小的關(guān)系時(shí)，控制接觸面的粗糙程度相同，所用的研究方法是控制變量法，不符合題意；
故選：A．
（2）分析比較圖（b）和（c）的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，兩圖的受力面積大小不變，壓力大小不同，海綿的形變程度不同，且壓力越大，海綿的形變程度越大，故可得結(jié)論：在受力面積一定時(shí)，壓力越大，壓力的作用效果越明顯．
（3）要探究壓力的作用效果與受力面積大小的關(guān)系，應(yīng)控制壓力大小不變，改變受力面積的大小，由圖可知（b）、（d）兩圖符合．
（4）（b）、（e）兩圖中，字典的壓力相同，b圖中字典壓在海綿上，受力面積是海綿的面積；e圖中字典壓在桌面上，受力面積是字典的面積，
因?yàn)楹＞d的面積小于字典的面積，所以圖（b）中字典對(duì)海綿的壓強(qiáng)是p_b大于圖（e）中字典對(duì)桌面的壓強(qiáng)是p_e．
（5）實(shí)驗(yàn)器材：彈簧測(cè)力計(jì)、細(xì)線、刻度尺．
實(shí)驗(yàn)步驟：①用細(xì)線把物理課本捆起來(lái)，通過(guò)細(xì)線把課本掛在彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤上，測(cè)出課本的重力G；
②用刻度尺測(cè)出物理課本平放時(shí)，與桌面接觸的面的長(zhǎng)度a，寬度b；
③求出課本的面積．由壓強(qiáng)公式求出壓強(qiáng)．
求壓強(qiáng)：課本與水平桌面的接觸面積S=ab，
課本對(duì)桌面的壓力F=G，
課本對(duì)桌面的壓強(qiáng)p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{ab}$．
故答案為：（1）海綿的形變程度；A；（2）受力面積一定時(shí)，壓力越大，壓力的作用效果越明顯；
（3）b、d；（4）大于；由于壓力相同，b的受力面積較�。唬�5）彈簧測(cè)力計(jì)；$\frac{G}{ab}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查的是探究壓力作用效果跟什么因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)，會(huì)用控制變量法和轉(zhuǎn)換法研究壓力作用效果的影響因素，掌握壓力作用效果與壓力和受力面積有關(guān)，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析，得出結(jié)論．