【做中学】第14期:扎不破的气球、气球站人、纸杯站人

编者荐语:目前很多学生物理学习中不进行实验操作,只是在机械性“刷题”,这一现象在毕业年级显得尤为突出,这种“假实验”的恶果直接导致学生的动手能力越来越差。学习物理就必须要多动手,多思考,而不仅仅是做几道物理习题,那只会是“纸上谈兵”。近几年中考物理试题评价的导向就是在引领我们的课堂教学从“知识传递”走向“思维培养”的真正转型。“刷题”时代已经一去不复返了,必须引领学生进行“体验式学习”。“做中学”已经成为信息时代学生学习方式变革的必然选择,也是教师进行深度实践教学的最佳选择。

为此,微信公众号特推出《做中学》专栏,给大家推荐的是编者和学生这几年物理课改的一些典型案例,提供的实验素材可以作为一线教师很好的借鉴资料,也可以作为学生自主性探究式学习的参考资料。

《做中学》专栏主要有以下几个栏目:原创试题、创新实验、现象解析、参考答案、中考链接。由于编者能力和水平有限,加之时间仓促,难免存在一些纰漏,还望给予建设性的建议与帮助,谢谢您的不吝赐教。

【做中学】第14期:扎不破的气球、气球站人、纸杯站人

原创试题:小溢同学把一个气球放到一个图钉上,气球瞬间爆破(图1),再把另一个气球放在这一堆图钉上,挤压,气球并没有爆破(图2)。你能解释一下其中的道理吗?

图1                      图2

创新实验:扎不破的气球
(闫家溢)
创新实验:气球站人
(赵若涵)
创新实验:纸杯站人
(郑宇焜)
现象解析:物体所受的压强与其受力面积有关,受力面积越大,压强越小,反正,则越大。一堆图钉对于气球来说受力面积较大,所以扎不破气球。
中考链接:(2019·北京)2.如图3所示,两手的食指分别用沿水平方向的力顶在削好的铅笔两端,使铅笔保持水平静止。下列说法中正确的是(   )

A.铅笔对左侧食指的压力较大

B.铅笔对右侧食指的压力较大

C.铅笔对右侧食指的压强较大

D.铅笔对两侧食指的压强大小相等

图3

参考答案:C
(2010·烟台)2.在日常生产和生活中,有时需要增大压强,有时需要减小压强,在如图4所示的事例中,属于增大压强的是(  )

图4

参考答案:B
(2013·烟台)23.如果你曾经试过不用核桃钳子捏碎手里一个核桃的话,你就知道那几乎是不可能的!然而,手握两个核桃在一起,猛烈挤压却能把它们挤碎,如图5所示.请解释这个出人意料的结果。
图5
参考答案:两只核桃放在一起,它们之间的接触面积小于一只核桃与手的接触面积,根据P=F/S可知,当压力一定时,接触面积越小,压强越大,所以两只核桃放在一起就能捏碎。
(2019·丽水)4.一只手握住甲、乙两个核桃,逐渐增大握力,发现甲核桃碎裂时乙核桃完好(图6)。下列有关两核桃相互挤压时的说法正确的是(  )
图6
A.两核桃相接触部位受到的压强相等
B.甲对乙的作用力小于乙对甲的作用力
C.甲对乙的作用力没有使乙核桃发生形变
D.甲对乙的作用力与乙对甲的作用力是一对平衡力
分析:一对平衡力必须同时符合四个条件,即:大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上。
一对相互作用力必须同时符合大小相等、方向相反、作用在同一直线上,作用在不同物体上。
固体压强的大小公式:p=F/S。
解答:
BD.在挤压两核桃的过程中,甲对乙有力的作用,因力的作用是相互的,则乙对甲也有力的作用,所以甲对乙的作用力与乙对甲的作用力是一对相互作用力,不是平衡力,且相互作用力大小相等,故BD错误;
A.甲对乙的力与乙对甲的力,二力的大小相等,受力面积相等,根据p=可知,两核桃相接触部位受到的压强相等,故A正确;
C.甲对乙的力与乙对甲的力,都属于弹力,两核桃都会发生形变,只不过乙核桃发生的形变没有甲明显(即甲核桃碎裂时乙核桃完好),故C错误;
故选:A。
点评:此题考查了压强公式和平衡力与相互作用力的区别,区别主要在于:平衡力是作用在同一物体上的两个力;相互作用力是作用在两个物体上的力。
(2011·烟台)29.履带式推土机在松软和泥泞的作业环境下发挥着巨大的作用。如图7为某品牌履带式推土机,右下表为其主要参数.根据表中提供的信息,回答并计算下列问题:

图7

(1)“履带”的主要作用是什么?“履齿”的主要作用是什么?
(2)该推土机静止时对地面的压强(g取10N/kg).
(3)假若该推土机以额定功率进行推土作业,在平直的场地上以1m/s的速度匀速行驶了5m,求推土机所受的阻力和推土机所做的功.
参考答案:
(1)“履带”的主要作用是增大受力面积,减小对地面压强,可以在松软的地面上顺利工作。“履齿”的作用是增大与接触面的摩擦,便于爬坡作业。
(2)推土机静止时对地面压力的大小等于推土机所受重力的大小:F=G=mg=20000Kg×10N/Kg=2×105N
履带对地面的接触面积S=L×d×2=3.3m×0.9m×2=5.94m2
推土机静止时对地面的压强为:       P=F/S=2×105N/5.94m2=3.37×104Pa
(3)推土机所做的功为:W=Pt=PS/V=169×103W×5m/(1m/s)=8.45×105J
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