第三章 · 第一节
压强
压力的概念 · 压强公式 p=F/S · 帕斯卡 · 增大与减小压强

📖 知识点学习

🎯 学习目标

  • 理解压力的概念,知道压力是垂直作用在物体表面上的力
  • 理解压强的概念,掌握压强公式 p = F/S 及其单位帕斯卡
  • 知道压力的作用效果与压力大小和受力面积有关
  • 了解增大和减小压强的方法,能分析生活中的压强现象
知识点一:压力
👆 压力
压力垂直作用在物体表面上的力。
① 压力的方向总是垂直于受力面
② 压力的作用点在接触面上
③ 在水平面上,物体对支撑面的压力大小等于物体的重力(F = G),但压力和重力是两个不同的力。
💡 压力与重力的区别
  • 重力是地球对物体的吸引力,方向总是竖直向下,施力物体是地球
  • 压力是物体对支撑面的作用力,方向垂直于受力面,施力物体是放在面上的物体
  • 只有物体放在水平面上时,压力的大小才等于重力
知识点二:压力的作用效果
🔬 影响压力作用效果的因素
压力的作用效果与两个因素有关:
压力的大小——受力面积相同时,压力越大,作用效果越明显;
受力面积的大小——压力相同时,受力面积越小,作用效果越明显。
知识点三:压强
📐 压强的定义
压强是物体所受的压力大小与受力面积之比
压强用来表示压力的作用效果,压强越大,压力的作用效果越明显。
p = F / S
压强 = 压力 ÷ 受力面积
p
压强
单位:帕斯卡(Pa)
F
压力
单位:牛顿(N)
S
受力面积
单位:平方米(m²)
知识点四:压强的单位
📏 帕斯卡(Pa)
压强的单位是帕斯卡,简称,符号Pa
1 Pa = 1 N/m²,表示每平方米面积上受到 1 N 的压力。
常用的较大单位有千帕(kPa)和兆帕(MPa):1 kPa = 1000 Pa,1 MPa = 10⁶ Pa。
知识点五:增大和减小压强的方法
⚡ 增大压强
增大压力(受力面积不变),如用力切菜;
减小受力面积(压力不变),如刀刃磨得很薄、图钉的针尖很尖;
③ 同时增大压力、减小受力面积。
🛡️ 减小压强
减小压力(受力面积不变),如卡车限载;
增大受力面积(压力不变),如书包带做得很宽、铁轨铺在枕木上、坦克装有履带;
③ 同时减小压力、增大受力面积。

🎬 动画讲解

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🧪 互动实验:压强的影响因素

💡 拖动滑块改变压力和受力面积,观察压强的变化
⚙️ 实验参数
压力 F 20 N
受力面积 S 0.0050 m²
压强 p = F/S 4000 Pa
作用效果 中等
📋 实验结论
由 p = F/S 可知:当受力面积 S 不变时,压力 F 越大,压强 p 越大;当压力 F 不变时,受力面积 S 越小,压强 p 越大。压强同时取决于压力和受力面积两个因素。

📝 例题精讲

💡 提示:点击「下一步」按钮,逐步查看详细解题过程
例题 1 压强的基本计算
一本物理书平放在水平桌面上,书的重力为 3 N,书与桌面的接触面积为 0.005 m²。求书对桌面的压强。
G = 3 N,S = 0.005 m²
🔍 解题过程
1 确定压力大小:书放在水平桌面上,压力等于书的重力
F = G = 3 N
2 应用压强公式:p = F / S = 3 N ÷ 0.005 m²
3 计算结果:p = 3 N ÷ 0.005 m² = 600 Pa
✅ 书对桌面的压强为 600 Pa
例题 2 比较压强大小
甲、乙两个物体放在水平地面上,甲的重力是乙的 2 倍,甲的底面积是乙的 4 倍。比较甲、乙对地面的压强大小关系。
G甲 = 2G乙,S甲 = 4S乙
🔍 解题过程
1 设乙的重力和底面积:设 G乙 = G,S乙 = S,则 G甲 = 2G,S甲 = 4S
2 分别计算压强:
p甲 = F甲 / S甲 = G甲 / S甲 = 2G / 4S = G / (2S)
p乙 = F乙 / S乙 = G乙 / S乙 = G / S
3 比较大小:p甲 / p乙 = [G/(2S)] / [G/S] = 1/2
所以 p甲 = p乙 / 2,即 p甲 < p乙,甲对地面的压强是乙的一半。
✅ p甲 = ½ p乙,甲的压强小于乙的压强
例题 3 增大和减小压强的分析
下列做法中,为了增大压强还是减小压强?请分别说明理由。
(1) 推土机的履带做得很宽;(2) 图钉的针尖做得很尖;(3) 菜刀的刀刃要磨得很薄。
🔍 解题过程
1 分析推土机履带:推土机很重(压力大),履带做得很宽是为了增大受力面积,从而减小压强,防止陷进泥土中。
2 分析图钉针尖:图钉用力按时压力一定,针尖做得很尖是为了减小受力面积,从而增大压强,使图钉容易扎入墙壁。
3 分析菜刀刀刃:切菜时压力一定,刀刃磨得很薄是为了减小受力面积,从而增大压强,使菜刀更容易切开食物。
✅ (1) 减小压强(增大受力面积);(2) 增大压强(减小受力面积);(3) 增大压强(减小受力面积)

🚀 拓展提升

🐘 压强与生活

  • 啄木鸟:喙尖而硬,减小受力面积增大压强,便于啄开树皮
  • 骆驼:脚掌宽大,增大受力面积减小压强,不会陷入沙中
  • 滑雪:滑雪板面积大,减小压强,人不会陷入雪中
  • 刀具:刃薄锋利,减小受力面积增大压强,切割省力
  • 建筑地基:基础做得宽大,增大受力面积减小压强,防止下沉

📊 压强公式变形应用

由 p = F/S 可变形为:

F = p × S     S = F / p
  • 已知压强和面积,可求压力:F = pS
  • 已知压力和压强,可求受力面积:S = F/p
  • 柱形固体对水平面的压强:p = F/S = G/S = ρgSh/S = ρgh(密度×g×高度)

⚖️ 受力面积的注意要点

  • 受力面积是两个物体实际接触的面积,不是物体的底面积
  • 例如人单脚站立时,受力面积是一只脚的面积,不是两只脚
  • 计算时要注意单位换算:1 cm² = 10⁻⁴ m²
  • 压强公式 p = F/S 中,面积必须用 m²,力用 N,压强才是 Pa

✏️ 练习巩固

💡 提示:每道题作答后会立即显示解析,请认真思考后再作答
第 1 题 ★☆☆ 基础
关于压力,下列说法正确的是?
A压力的方向总是竖直向下
B压力的大小总是等于物体的重力
C压力是垂直作用在物体表面上的力
D压力和重力是同一个力
第 2 题 ★☆☆ 基础
压强的公式是 p = F/S,关于该公式,下列说法正确的是?
A压强与压力成正比,与受力面积成反比
B压强等于压力与受力面积之比,单位是帕斯卡
C公式中面积的单位可以用平方厘米
D压强越大,压力的作用效果越不明显
第 3 题 ★★☆ 巩固
一块砖平放在地面上时,对地面的压强为 p₁。将这块砖竖放在地面上时,对地面的压强为 p₂。则 p₁ 和 p₂ 的关系是?(砖平放时接触面积大,竖放时接触面积小)
Ap₁ > p₂
Bp₁ < p₂
Cp₁ = p₂
D无法判断
第 4 题 ★★☆ 巩固
下列措施中,为了减小压强的是?
A刀刃磨得很薄
B铁轨铺在枕木上
C图钉的针尖做得很尖
D蚊子的口器很尖
第 5 题 ★★★ 拓展
一个重为 600 N 的人站在水平地面上,每只脚的鞋底面积为 200 cm²。求:(1) 他双脚站立时对地面的压强;(2) 他单脚站立时对地面的压强。
第 6 题 ★☆☆ 基础
在压强公式 p = F/S 中,下列各组物理量的单位正确的是?
AF 单位是 N,S 单位是 cm²,p 单位是 Pa
BF 单位是 N,S 单位是 m²,p 单位是 Pa
CF 单位是 kg,S 单位是 m²,p 单位是 Pa
DF 单位是 N,S 单位是 m²,p 单位是 N/m

🧠 知识点问答

老师来考考你!下面的问题都来自本节课的知识点,看看你掌握了多少。每次点击"再考一次"题目顺序都会随机打乱哦!
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课程完成!

恭喜你完成了「压强」的学习!

📌 本节核心要点回顾:
① 压力是垂直作用在物体表面上的力
② 压强 p = F/S,单位帕斯卡(Pa),1 Pa = 1 N/m²
③ 压力作用效果与压力大小和受力面积有关
④ 增大压强:增大压力或减小受力面积
⑤ 减小压强:减小压力或增大受力面积