高中物理固体压强基本计算方法解析.docx

高考物理复习：固体压强基本计算方法解析注意事项：1、压强单位一定是帕斯卡(Pa)，要求公式中的单位统一为国际单位(受力面积S单位：m2)2、压力产生和重力并无直接关系。如图1所示，物体对墙面压力等于F而非物体重力G。3、物体静止放在水平面上，当不受其他外力时物体对水平面压力F=G(图2)。此种解题情况最为常见，可以单独记忆，其他情况受力分析解决。4、受力面积S相互作用时两物体相互接触的面积，而不是其他的面积。一、特殊值法例1、三个大小不同的长方体叠在一起，如图3所示，长方体甲、乙、丙的质量分别为1kg、2kg、3kg，它们的底面积分别为100cm2、200cm2、300cm2，那么，甲对乙、乙对丙、丙对地的压强之比为_A.1:2:3 B.1:3:6 C.2:3:4 D.3:4:5分析：很多题目尤其是填空题提供大量数据的目的往往不是要求进行具体计算，根据比例关系取特殊值的方法可以使问题得到最大简化，前提是单位已经统一。本题中，甲、乙、丙的重力之比等于质量之比为1:2:3，我们不妨设甲乙丙的重力分别为1、2、3；同理甲、乙、丙底面积也可设为1、2、3，直接使用特殊值进行计算F甲=1，F乙=1+2=3，F丙=1+2+3=6，S甲=1，S乙=2，S丙=3，则p甲=-=1，p乙=-，p丙=-=2，则压强比为2:3:4练习1：在水平地面上平放着一块砖A，然后在它上面再平放着与它同样材料制成的半块砖B，半块砖B对整块砖A的压力产生的压强为pB，整块砖A(上面放有半块砖B)对地面的压强为pA，则pB与pA的比为( )A.2:3 B.3:2 C.1:2 D.2:1 答案：A二、柱形固体问题放在水平面上的均匀柱形固体，设其底面积为S，高为h，则其对水平面压强p=-=-=-=-=-=gh，则(柱形固体在水平面上不受其他外力时)p=gh，或者柱形固体对水平面压强只有其材料、高度决定，与受力面积大小无关。例2、a、b两个由同种材料制成的圆柱体，它们的高度相同，质量之比ma：mb3:5，把它们竖直放置在水平桌面上，则水平桌面受到圆柱体的压强之比pa：pb等于_A.1:1 B.3:5 C.5:3 D.9:25分析：由题意分析两圆柱体，相同，h相同，由p=gh，压强p也相等，所以A为正确答案。例3、如图4所示，有五块完全相同的砖以三种形式摆放在水平地面上。(a)是两块叠放；(b)是单块砖平放；(c)是两块砖并排平放。它们对地面的压强分别为pa、pb、和pc，则_A.papcpb B.papc2pbC.papbpc D.pb=pc=-pa分析：三种放法最后都是柱形，符合p=gh使用条件，高度之比为2：1：1，材料相同，所以压强之比等于高度之比，为2：1：1，选择D。练习2：同样的立方体木块，如图5沿虚线将其切去一半，剩下的部分对地面压强之比为_A、1:1 B、1:2C、2:1 D、4:1答案：B(解题关键：高度之比为1：2)三、受力面积问题例4、江河的冰面上所承受的最大压强是0.7105Pa，有一辆质量为28t的坦克，它的一条履带跟地面的接触面积是3.5m2，这辆坦克能不能从冰面上通过？分析：坦克履带为两条，受力面积是7m2。解：p=-=-=-=3.92104(pa)0.7105pa，能通过冰面。注意：类似问题人走路时与地面接触的是一只脚，站立时为两只脚。练习3：一头质量为6103kg的大象，每只脚掌的面积为600cm2，它的重力为_N，它四脚着地时对地面的压强为_Pa。若大象抬起一条腿，它对地面的压强_(选填“变大”、“变小”或“不变”)。(g=10N/kg)答案：6104N；2.5105Pa；变大。(压力不变，抬起一条腿受力面积变小)动量能量综合命题趋势方法2、用动能定理和动量定理求解A刚好没有滑离B板，表示当A滑到B板的最左端时，A、B具有相同的速度，设此速度为v，经过时间为t， A和B的初速度的大小为v0，则据动量定理可得：对A：ft=mv+mv0 对B：-ft=Mv-Mv0 解得：v-v0，方向向右A在B板的右端时初速度向左，而到达B板左端时的末速度向右，可见A在运动过程中必须经历向左作减速运动直到速度为零，再向右作加速运动直到速度为v的两个阶段。设L1为A开始运动到速度变为零过程中向左运动的路程，L2为A从速度为零增加到速度为v的过程中向右运动的路程，L0为A从开始运动到刚好到达B的最左端的过程中B运动的路程，如图2所示，设A与B之间的滑动摩擦力为f，则由动能定理可得：对于B：-fL0=-Mv2-Mv02 对于A： -fL1=-mv02 f(L1-L2)=-mv2 由几何关系L0+L2=L 由、联立求得L1=-方法3、用能量守恒定律和动量守恒定律求解A刚好没有滑离B板，表示当A滑到B板的最左端时，A、B具有相同的速度，设此速度为v， A和B的初速度的大小为v0，则据动量守恒定律可得：Mv0-mv0=(M+m)v解得：v-v0，方向向右对系统的全过程，由能量守恒定律得：Q=fL=-(M+m)v02-(m+M)v2对于A fL1=-mv02由上述二式联立求得L1=-点评：从上述三种解法中，不难看出，解法三简洁明了，容易快速求出正确答案。因此我们在解决动力学问题时，应优先考虑使用能量守恒定律和动量守恒定律求解，其次是考虑使用动能定理和动量定理求解，最后才考虑使用牛顿第二定律和运动学公式求解。【例题4】如图所示，A、B两滑块的质量均为m，分别穿在光滑的足够长的水平固定导杆上，两导杆平行，间距为d。用自然长度也为d的轻弹簧连接两滑块。开始时两滑块均处于静止状态，今给滑块B一个向右的瞬时冲量I，求以后滑块A的最大速度。学生常见错解展示：B受到向右的瞬时冲量I后，获得向右的瞬时速度vB=-，之后，A、B系统所受外力之和为零，动量守恒，设A、B达到的共同速度为vAB，由动量守恒定律得mvB=2mvAB则vAB=-vB=-此即为A的最大速度【错解分析】以上求解错在误将A、B的共同速度当作A的最大速度。其实，AB达共同速度时，弹簧处于伸长量最大的状态，此时弹簧的弹力对A来说是动力，A继续加速，当弹簧的弹力与轻杆垂直，即弹簧恢复原长时，A的加速度为零，速度才达最大。正确的解题过程为：弹簧恢复原长时A的速度达最大，设为vm，设此时B的速度为vB。由系统动量守恒和机械能守恒定律得mvB=mvm+mvB-mvB2=-mvm2=-mvB2经求解可知vB=0,vm=vB=-点评：A、B通过弹簧而发生的相互作用过程，类似于质量相等的两个物体发生完全弹性碰撞而交换速度的过程，当B与A交换速度时，B的速度为零，而A的速度为作用前B的速度，即为最大值。资料来自：悦考网www.ykw18.com