Question

15．你有注意過嗎，要更換或維修汽車輪胎時，需要將汽車頂起來，一個人有那么大的力量嗎？你會發(fā)現(xiàn)修車師傅會拿出如圖1的千斤頂，輕松的一個人就將車頂了起來，它是怎么做到的呢？
要弄清千斤頂?shù)墓ぷ髟�理，小華百度得到以下信息：
密閉的液體有一個重要的特點，即加在密閉液體上的壓強能夠大小不變地被液體向各個方向傳遞，這個規(guī)律被稱為帕斯卡原理．

（1）千斤頂可簡化成如圖2所示的模型，已知重物G的重力為1000N，小活塞的面積為10cm²，大活塞的面積為10dm²，問根據(jù)帕斯卡原理，要想舉起重物需要在小活塞上施加多大的力？
（2）在不增加作用在小活塞上的力的前提下，如何實現(xiàn)使大活塞一端舉起更重物體的目的？（寫出兩種具體的方法）

Answer 1

分析 （1）求出大活塞下方液體受到的外加壓強，根據(jù)帕斯卡原理求小活塞受到液體的壓強，再根據(jù)壓強公式求小活塞上施加的力；
（2）由p₁=p₂推導出的大活塞受到液體的壓力表達式，找出使大活塞一端舉起更重物體的方法．

解答 解：
（1）大活塞下方液體受到的外加壓強：
p₂=$\frac{{F}_{2}}{{S}_{大}}$=$\frac{G}{{S}_{大}}$=$\frac{1000N}{0.1{m}^{2}}$=10000Pa，
因為p₁=p₂（帕斯卡原理），
所以小活塞受到液體的壓強：p₁=p₂=10000Pa，
又因為p₁=$\frac{{F}_{1}}{{S}_{小}}$，
所以小活塞受到液體的壓力：F₁=p₁S_小=10000Pa×0.001m²=10N，
根據(jù)力的作用是相互的，要想舉起重物需要在小活塞上施加10N的力；
（2）由大活塞受到液體的壓力F₂=$\frac{{F}_{1}{S}_{大}}{{S}_{小}}$可知，在不增加作用在小活塞上的力的前提下，為舉起更重的物體，采取的辦法：
①減小小活塞的面積S_小，②增大大活塞的面積S_大．
答：（1）要想舉起重物需要在小活塞上施加10N的力；
（2）①減小小活塞的面積；②增大大活塞的面積．

點評 本題考查了學生對帕斯卡原理和壓強公式的掌握和運用，理解并會用帕斯卡原理是本題的關鍵．