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一、误把重力当压力
例1 用20 N的力将重为2 N的图钉按入竖直的墙内,已知图钉帽的面积是0.5 cm2.钉尖的面积为0.1 mm2,求图钉对墙的压强是多少?
错解:根据公式有:
p=F/S=(F+G)/S
=22 N/0.1×10-6 m3
=2.2×108 Pa.
剖析:错解混淆了重力和压力的概念,误把重力当压力.其实重力和压力是两个不同的物理量,重力是物体由于地球的吸引而受到的力,方向竖直向下;压力是垂直于受力物体表面的力,方向垂直于受力物体表面.压力和重力虽然有关,但压力不一定都由重力产生的.本题的压力来自于对图钉的挤压,与图钉的重力无关.
正确解法:根据公式有:
p=F/S=20 N/0.1×10-6 m3
=2×108 Pa.
二、分不清哪个是受力面积
例2 在海滩现场发现了犯罪嫌疑人留下的清楚的站立脚印,公安人员立即用蜡浇注了其鞋模,测得蜡鞋模的平均厚度为3 cm,质量为675 g;又经测试,达到同样深度的压强为1.5×104 Pa.问:犯罪嫌疑人的体重为多少?(ρ蜡=0.9×103 kg/m3)
错解:鞋模的体积:V=Sh=m/ρ蜡,
则:S=m/hρ蜡=675×10-3 kg/3×10-2 m×0.9×103 kg/m3=0.025 m2.
人站立时体重等于对地面压力,即
G人=F=pS
=1.5×104×0.025 N=375 N.
剖析:错解的原因是分不清哪个是受力面积.错解只考虑了一只脚与地的接触面积,而人站立时,应是两只脚都与地面接触.题中蜡模的厚度可以理解为人踩到地面上下陷的深度,表示出压力的具体效果是两只脚站立时地面下陷3 cm.1.5×104 Pa 的压强就是对这一效果的数量描述.
正确解答:解法一:鞋模的体积:
V=Sh=m/ρ,则:
S=m/hρ蜡=675×10-3 kg/3×10-2 m×0.9×103 kg/m3=0.025 m2.
人站立时体重等于对地面压力,即
G人=F=p×2S=1.5×104×2×0.025 N=750 N.
解法二:鞋模重:
G模=m模g=ρShg.
鞋模底面积:
S=G模/ρhg=2.5×10-2 m2.
人站立时对地压力:
G人=F=p×2S
=1.5×104×2×0.025 N
=750 N.
三、不明确 p=ρgh 的适用范围
例3 已知海平面上的大气压强是105 Pa,海平面上的空气密度是1.29 kg/m3,能否按照计算液体内部压强的思路,算出大气层的高度?为什么?
错解:能.因为空气的密度和大气压强均已知,根据公式 p=ρgh 有:h=p/ρg,即可求出大气层的高度.
剖析:错解的原因是没有弄清公式 p=ρgh 的适用范围.公式 p=ρgh 是研究液体压强时由定义式 p=F/S推导出来的,是液体内部压强的计算公式.因此,它只适用于计算静止液体内部的压强,不能用来计算大气压强.
正确解答:不能.因为公式 p=ρgh 中的 p 表示液体的压强,它只适用于计算静止液体内部的压强,即使能用它来计算大气压强,这时的ρ表示空气的密度,由于离地面越高,空气越稀薄,因此空气的密度是变化的,所以,不能用公式 p=ρgh 来计算大气层的高度.
四、混淆了深度和高度的概念
例4 图1所示的容器中装有水,试比较容器中各点压强的大小?
错解:由于 hA>hB>hC,根据 p=ρgh 可得:pA>pB>pC.
分析:错解混淆了高度和深度这两个概念.其实这两者是有区别的:高度是指研究点与装有液体的容器底面(或地面)之间的竖直距离;深度是指研究点跟液体自由面之间的竖直距离.因此,公式 p=ρgh 中的 h 是指液体的深度.
正解:因为 hC>hB>hA,
所以根据公式 p=ρgh,
可知:pC>pB>pA.
五、忽视了长度、高度的区别
例5 如图2所示,管内封闭了一段空气柱,水银柱的长度为10 cm,求管内空气柱受到的压强?(大气压强 p0=76 cm 水银柱高).
错解:p=p0-p水银=76 cm-10 cm=66 cm 水银柱高.
分析:错解忽视了长度、高度的区别.管内水银柱的长度是指管口水银面到管内水银面之间的距离 l;管内水银柱的高度是指管口水银面到管内水银面之间的竖直距离 h,因此,这时 p水银=l/2.
正解:p=p0-p水银=76厘米-1/2×10厘米=71厘米水银柱高.
六、误认为容器对支承面的压强等于液体对容器底面的压强
例6 有一玻璃容器重2.2 N,底面积为30 cm2,内装深度为20 cm 的水1 kg,置于水平桌面上(如图3所示),求:(1)水对容器底面的压强?(2)容器对桌面的压强?
错解:(1)p水=ρ水gh
=1.0×103 kg/m3×9.8 N/kg×0.2 m
=1.96×103 Pa.
(2)p容=p水=1.96×103 Pa.
分析:错解误认为容器对支承面的压强等于水对容器底面的压强.事实上,它们不一定相等,水对容器底面的压强是液体内部的压强,用 p=ρgh 计算,容器对桌面的压强是由于容器和桌面相互挤压作用产生的,属固体的压强,应用 p=F/S计算,只有上、下一样大的容器,这两者数值才相等.
正解:(1)p水=ρ水gh
=1.0×103 kg/m3×9.8 N/kg×0.2 m
=1.96×103 Pa.
(2)因为F容=G水+G容=2.2 N+1 kg×9.8 N/kg=12 N,
所以 p容=F容/S=12 N/30×10-4 m2
=4×103 Pa.
(初二)
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
例1 用20 N的力将重为2 N的图钉按入竖直的墙内,已知图钉帽的面积是0.5 cm2.钉尖的面积为0.1 mm2,求图钉对墙的压强是多少?
错解:根据公式有:
p=F/S=(F+G)/S
=22 N/0.1×10-6 m3
=2.2×108 Pa.
剖析:错解混淆了重力和压力的概念,误把重力当压力.其实重力和压力是两个不同的物理量,重力是物体由于地球的吸引而受到的力,方向竖直向下;压力是垂直于受力物体表面的力,方向垂直于受力物体表面.压力和重力虽然有关,但压力不一定都由重力产生的.本题的压力来自于对图钉的挤压,与图钉的重力无关.
正确解法:根据公式有:
p=F/S=20 N/0.1×10-6 m3
=2×108 Pa.
二、分不清哪个是受力面积
例2 在海滩现场发现了犯罪嫌疑人留下的清楚的站立脚印,公安人员立即用蜡浇注了其鞋模,测得蜡鞋模的平均厚度为3 cm,质量为675 g;又经测试,达到同样深度的压强为1.5×104 Pa.问:犯罪嫌疑人的体重为多少?(ρ蜡=0.9×103 kg/m3)
错解:鞋模的体积:V=Sh=m/ρ蜡,
则:S=m/hρ蜡=675×10-3 kg/3×10-2 m×0.9×103 kg/m3=0.025 m2.
人站立时体重等于对地面压力,即
G人=F=pS
=1.5×104×0.025 N=375 N.
剖析:错解的原因是分不清哪个是受力面积.错解只考虑了一只脚与地的接触面积,而人站立时,应是两只脚都与地面接触.题中蜡模的厚度可以理解为人踩到地面上下陷的深度,表示出压力的具体效果是两只脚站立时地面下陷3 cm.1.5×104 Pa 的压强就是对这一效果的数量描述.
正确解答:解法一:鞋模的体积:
V=Sh=m/ρ,则:
S=m/hρ蜡=675×10-3 kg/3×10-2 m×0.9×103 kg/m3=0.025 m2.
人站立时体重等于对地面压力,即
G人=F=p×2S=1.5×104×2×0.025 N=750 N.
解法二:鞋模重:
G模=m模g=ρShg.
鞋模底面积:
S=G模/ρhg=2.5×10-2 m2.
人站立时对地压力:
G人=F=p×2S
=1.5×104×2×0.025 N
=750 N.
三、不明确 p=ρgh 的适用范围
例3 已知海平面上的大气压强是105 Pa,海平面上的空气密度是1.29 kg/m3,能否按照计算液体内部压强的思路,算出大气层的高度?为什么?
错解:能.因为空气的密度和大气压强均已知,根据公式 p=ρgh 有:h=p/ρg,即可求出大气层的高度.
剖析:错解的原因是没有弄清公式 p=ρgh 的适用范围.公式 p=ρgh 是研究液体压强时由定义式 p=F/S推导出来的,是液体内部压强的计算公式.因此,它只适用于计算静止液体内部的压强,不能用来计算大气压强.
正确解答:不能.因为公式 p=ρgh 中的 p 表示液体的压强,它只适用于计算静止液体内部的压强,即使能用它来计算大气压强,这时的ρ表示空气的密度,由于离地面越高,空气越稀薄,因此空气的密度是变化的,所以,不能用公式 p=ρgh 来计算大气层的高度.
四、混淆了深度和高度的概念
例4 图1所示的容器中装有水,试比较容器中各点压强的大小?
错解:由于 hA>hB>hC,根据 p=ρgh 可得:pA>pB>pC.
分析:错解混淆了高度和深度这两个概念.其实这两者是有区别的:高度是指研究点与装有液体的容器底面(或地面)之间的竖直距离;深度是指研究点跟液体自由面之间的竖直距离.因此,公式 p=ρgh 中的 h 是指液体的深度.
正解:因为 hC>hB>hA,
所以根据公式 p=ρgh,
可知:pC>pB>pA.
五、忽视了长度、高度的区别
例5 如图2所示,管内封闭了一段空气柱,水银柱的长度为10 cm,求管内空气柱受到的压强?(大气压强 p0=76 cm 水银柱高).
错解:p=p0-p水银=76 cm-10 cm=66 cm 水银柱高.
分析:错解忽视了长度、高度的区别.管内水银柱的长度是指管口水银面到管内水银面之间的距离 l;管内水银柱的高度是指管口水银面到管内水银面之间的竖直距离 h,因此,这时 p水银=l/2.
正解:p=p0-p水银=76厘米-1/2×10厘米=71厘米水银柱高.
六、误认为容器对支承面的压强等于液体对容器底面的压强
例6 有一玻璃容器重2.2 N,底面积为30 cm2,内装深度为20 cm 的水1 kg,置于水平桌面上(如图3所示),求:(1)水对容器底面的压强?(2)容器对桌面的压强?
错解:(1)p水=ρ水gh
=1.0×103 kg/m3×9.8 N/kg×0.2 m
=1.96×103 Pa.
(2)p容=p水=1.96×103 Pa.
分析:错解误认为容器对支承面的压强等于水对容器底面的压强.事实上,它们不一定相等,水对容器底面的压强是液体内部的压强,用 p=ρgh 计算,容器对桌面的压强是由于容器和桌面相互挤压作用产生的,属固体的压强,应用 p=F/S计算,只有上、下一样大的容器,这两者数值才相等.
正解:(1)p水=ρ水gh
=1.0×103 kg/m3×9.8 N/kg×0.2 m
=1.96×103 Pa.
(2)因为F容=G水+G容=2.2 N+1 kg×9.8 N/kg=12 N,
所以 p容=F容/S=12 N/30×10-4 m2
=4×103 Pa.
(初二)
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文