Question

13．在探究壓力的作用效果與受力面積、壓力大小的實驗中，小剛利用規格相同的兩塊海綿及相同的三本字典，設計了如下實驗：

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）實驗中，小剛是根據海綿的形變程度來比較壓力的作用效果；下列實驗中，也采用這種研究方法的是A；
A．用壓強計兩管中液面的高度差，比較液體內部壓強的大小
B．牛頓對大量的實驗事實進行深入研究，總結出牛頓第一定律
C．在研究滑動摩擦力與壓力大小的關系時，控制接觸面的粗糙程度相同
（2）通過實驗圖（b）、（c），可以得出結論：受力面積一定時，壓力越大，壓力的作用效果越明顯；
（3）通過觀察比較圖（b）、（d）后得出：在壓力一定時，受力面積越小，壓力作用效果越明顯；
（4）設圖（b）中字典對海綿的壓強是p_b，圖（e）中字典對桌面的壓強是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�。�
（5）小明同學想測量物理課本平放在水平桌面上時產生的壓強，請你幫小明完成實驗步驟：
A．用彈簧測力計直接測出物理課本的重力為G；
B．用刻度尺分別測出物理課本的長a和寬b；
C．則物理課本平放在水平桌面上時，產生的壓強p=$\frac{G}{ab}$．（用測得的物理量表示）

Answer 1

分析 （1）壓力的作用效果主要表現在物體的形變上，可以通過海綿的形變程度來反映壓力作用效果是否明顯．這里采用的研究方法是轉換法；
（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系時，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系時，就要保證壓力的大小一定；
（4）比較壓強的大小，就是比較壓力和受力面積，根據壓強計算公式p=$\frac{F}{S}$分析壓強的大�。�
（5）測物理課本對桌面的壓強，需要測出物理課本的重力和面積，根據測力與長度的工具選擇實驗器材，然后設計合理的實驗步驟，根據測量的實驗數據求出壓強的表達式．

解答 解：（1）力可以改變海綿的形狀，通過海綿形變程度表示壓力作用效果大�。�這里采用的研究方法是轉換法．
A、用壓強計兩管中液面的高度差，比較液體內部壓強的大小，所用的研究方法是轉換法，符合題意；
B、牛頓對大量的實驗事實進行深入研究，總結出牛頓第一定律，所用的研究方法是實驗推理法，不符合題意；
C、在研究滑動摩擦力與壓力大小的關系時，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）的實驗現象可知，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，故可得結論：在受力面積一定時，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系，應控制壓力大小不變，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，
因為海綿的面積小于字典的面積，所以圖（b）中字典對海綿的壓強是p_b大于圖（e）中字典對桌面的壓強是p_e．
（5）實驗器材：彈簧測力計、細線、刻度尺．
實驗步驟：①用細線把物理課本捆起來，通過細線把課本掛在彈簧測力計的掛鉤上，測出課本的重力G；
②用刻度尺測出物理課本平放時，與桌面接觸的面的長度a，寬度b；
③求出課本的面積．由壓強公式求出壓強．
求壓強：課本與水平桌面的接觸面積S=ab，
課本對桌面的壓力F=G，
課本對桌面的壓強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，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的受力面積較小；（5）彈簧測力計；$\frac{G}{ab}$．

點評 本題考查的是探究壓力作用效果跟什么因素有關的實驗，會用控制變量法和轉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，通過對實驗現象的分析，得出結論．