17. 如图9-1-9所示,三个高度相同的实心铁块放在水平桌面上,已知正方体铁块A最重,圆柱体铁块C的底面积最小,B为长方体。哪个铁块对桌面的压强最大呢?同学们提出了以下三种猜想。

猜想一:正方体铁块A最重,所以它对桌面的压强最大。
猜想二:圆柱体铁块C的底面积最小,所以它对桌面的压强最大。
猜想三:三个铁块的高度相同,所以它们对桌面的压强相等。
(1)以图中长方体铁块B为研究对象,推导它对桌面的压强大小的表达式,根据表达式分析判断上述哪一个猜想是正确的。(已知铁的密度为$\rho$,长方体铁块的高度为$h$,底面积为$S$)
压强表达式的推导:$p=$。
分析判断:由上面压强的表达式可知,铁块对桌面的压强只与有关。所以猜想是正确的。
(2)利用海绵或其他简易器材,设计一个实验粗略验证上面的猜想。
猜想一:正方体铁块A最重,所以它对桌面的压强最大。
猜想二:圆柱体铁块C的底面积最小,所以它对桌面的压强最大。
猜想三:三个铁块的高度相同,所以它们对桌面的压强相等。
(1)以图中长方体铁块B为研究对象,推导它对桌面的压强大小的表达式,根据表达式分析判断上述哪一个猜想是正确的。(已知铁的密度为$\rho$,长方体铁块的高度为$h$,底面积为$S$)
压强表达式的推导:$p=$。
分析判断:由上面压强的表达式可知,铁块对桌面的压强只与有关。所以猜想是正确的。
(2)利用海绵或其他简易器材,设计一个实验粗略验证上面的猜想。
答案
$\frac{F}{S}=\frac{G}{S}=\frac{mg}{S}=\frac{\rho Vg}{S}=\frac{\rho Shg}{S}=\rho hg$
铁块的高度
三
将高度相同的正方体、长方体、圆柱体铁块各一个竖直放置在海绵上,观察比较海绵被压陷的深度,若深度相同,则可验证猜想三正确。
铁块的高度
三
将高度相同的正方体、长方体、圆柱体铁块各一个竖直放置在海绵上,观察比较海绵被压陷的深度,若深度相同,则可验证猜想三正确。
解析
【解析】
(1) 推导长方体铁块B对桌面的压强:
长方体对桌面的压力$F=G=mg$,又$m=\rho V$,$V=Sh$,代入压强公式得:
$p=\frac{F}{S}=\frac{G}{S}=\frac{mg}{S}=\frac{\rho Vg}{S}=\frac{\rho Shg}{S}=\rho hg$。
分析:由$p=\rho hg$可知,同种材料($\rho$相同)、高度$h$相同的实心柱体,对桌面的压强只与密度和高度有关,与底面积、重力无关,因此三个铁块对桌面的压强相等,猜想三正确。
(2) 实验验证:将高度相同的正方体、长方体、圆柱体铁块竖直放置在海绵上,观察海绵的凹陷深度,若凹陷深度相同,则说明三者压强相等,验证猜想三正确。
【答案】
(1) $\boldsymbol{\frac{F}{S}=\frac{G}{S}=\frac{mg}{S}=\frac{\rho Vg}{S}=\frac{\rho Shg}{S}=\rho hg}$;铁块的密度和高度;三
(2) 将高度相同的正方体、长方体、圆柱体铁块各一个竖直放置在海绵上,观察比较海绵被压陷的深度,若深度相同,则可验证猜想三正确。
【知识点】
固体压强计算;柱体压强公式;实验探究压强
【点评】
本题通过推导柱体对水平面的压强公式,探究压强的影响因素,既考查了压强公式的推导能力,也考查了实验设计与验证的能力,明确柱体压强公式的适用条件是解题关键。
【难度系数】
0.6
(1) 推导长方体铁块B对桌面的压强:
长方体对桌面的压力$F=G=mg$,又$m=\rho V$,$V=Sh$,代入压强公式得:
$p=\frac{F}{S}=\frac{G}{S}=\frac{mg}{S}=\frac{\rho Vg}{S}=\frac{\rho Shg}{S}=\rho hg$。
分析:由$p=\rho hg$可知,同种材料($\rho$相同)、高度$h$相同的实心柱体,对桌面的压强只与密度和高度有关,与底面积、重力无关,因此三个铁块对桌面的压强相等,猜想三正确。
(2) 实验验证:将高度相同的正方体、长方体、圆柱体铁块竖直放置在海绵上,观察海绵的凹陷深度,若凹陷深度相同,则说明三者压强相等,验证猜想三正确。
【答案】
(1) $\boldsymbol{\frac{F}{S}=\frac{G}{S}=\frac{mg}{S}=\frac{\rho Vg}{S}=\frac{\rho Shg}{S}=\rho hg}$;铁块的密度和高度;三
(2) 将高度相同的正方体、长方体、圆柱体铁块各一个竖直放置在海绵上,观察比较海绵被压陷的深度,若深度相同,则可验证猜想三正确。
【知识点】
固体压强计算;柱体压强公式;实验探究压强
【点评】
本题通过推导柱体对水平面的压强公式,探究压强的影响因素,既考查了压强公式的推导能力,也考查了实验设计与验证的能力,明确柱体压强公式的适用条件是解题关键。
【难度系数】
0.6
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