压强是作用在每单位面积上的力,即 p = F ÷ A。当题目问为什么东西会陷进软地面、钉子为什么要磨尖,或液压活塞能产生多大的力时,就会用到它。
这项技能是固体与流体中的压强的开头,之后每一课都会再用到。
这个公式说了什么?
同样的力集中在小面积上,压强大;分散在大面积上,压强小。所以同一个人穿高跟鞋比穿平底鞋更容易在软地板上留下痕迹。
公式可以有三种写法:
- 压强 = 力 ÷ 面积,p = F ÷ A
- 力 = 压强 × 面积,F = p × A
- 面积 = 力 ÷ 压强,A = F ÷ p
单位:力用牛顿(N),面积用平方米(m²),压强用帕斯卡(Pa),其中 1 Pa = 1 N/m²。
任何压强题的解题步骤
- 写出已知量,并带上单位。
- **如果面积用 cm²,先换成 m²。**除以 10 000,因为 1 m² = 10 000 cm²。
- **确认力的单位是牛顿。**如果给的是质量,请看需要力时不要用质量。
- 写出公式并代入。
- 答案要带单位,并检查数值大小是否合理。
例题
一个封闭的箱子重 240 N,底面尺寸为 0.30 m × 0.20 m。然后把箱子竖起,以最小的一面着地,这一面的尺寸为 0.20 m × 0.10 m。求两种放法的压强。(自编示例数据。)
**步骤 1,第一种面积:**0.30 × 0.20 = 0.060 m²。
**步骤 2,第一种压强:**p = 240 ÷ 0.060 = 4000 Pa。
**步骤 3,第二种面积:**0.20 × 0.10 = 0.020 m²。
**步骤 4,第二种压强:**p = 240 ÷ 0.020 = 12 000 Pa。
**检查:**面积缩小为三分之一(0.060 ÷ 0.020 = 3),所以压强变成三倍(12 000 ÷ 4000 = 3)。重量没有变,变的只是接触面积。
要留意的错误
常见的失误是面积仍用 cm²,却把答案写成帕斯卡。
**错误答案:**240 N 的力作用在 600 cm² 上,p = 240 ÷ 600 = 0.4 Pa。
公式没错,但 600 cm² 不等于 600 m²。这个答案其实是 0.4 N/cm²,不是 0.4 Pa。
纠正方法是先换算:600 cm² = 600 ÷ 10 000 = 0.060 m²。然后 p = 240 ÷ 0.060 = 4000 Pa。对 240 N 的负荷来说,0.4 Pa 太小了,检查数值大小就能发现这个失误。
自我检测
先自己做,再打开答案。
1. 500 N 的力作用在 0.25 m² 的面积上,求压强。
显示答案
p = F ÷ A = 500 ÷ 0.25 = 2000 Pa
2. 平台底下的压强是 15 000 Pa,面积为 0.40 m²。它承受多大的力?
显示答案
F = p × A = 15 000 × 0.40 = 6000 N
3. 哪一种压强更大:800 N 作用在 0.50 m² 上,还是 300 N 作用在 0.10 m² 上?
显示答案
第一种:800 ÷ 0.50 = 1600 Pa。第二种:300 ÷ 0.10 = 3000 Pa。第二种压强更大,虽然力比较小,但面积小得多。
接下来学什么
下一步,看看深度如何产生压强:在给定条件下计算液体压强。压强练习题把本专题的所有技能混合在一起。
有些学生做得出这些一步到位的题目,但当题目把面积藏起来或只给质量时就乱了。这正是我们的老师在线上一对一物理补习中会留意的地方。