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26.（7分）某同学利用小桌、海绵及砝码探究影响压力作用效果的因素，实验探究过程如图所示。
(1)该同学通过观察
(2)通过
（均选填字母）
A. 控制变量法
B. 实验推理法
C. 转换法
D. 等效替代法
(3)图丙和图丁中，海绵有明显凹陷，而木板未见明显凹陷。小桌对木板和小桌对海绵的压强大小关系为：$p_{丙}$
(4)图丁中，砝码和小桌的质量分别为200 g和100 g，砝码的底面积和小桌桌面的面积分别为$20\ \mathrm{cm}^2$和$200\ \mathrm{cm}^2$，则砝码对小桌的压强为
(5)小华实验时将质量分布均匀的物体沿竖直方向切成大小不同的两块（如图戊），将左边部分移开后，发现海绵的凹陷程度不变，由此得出压力的作用效果与受力面积无关，你认为此探究过程中存在的问题是
第26题图戊
(1)该同学通过观察
海绵的凹陷程度
来比较压力的作用效果。(2)通过
甲、乙
两图可以探究压力作用效果与压力大小的关系。本实验用到的实验方法有AC
。（均选填字母）
A. 控制变量法
B. 实验推理法
C. 转换法
D. 等效替代法
(3)图丙和图丁中，海绵有明显凹陷，而木板未见明显凹陷。小桌对木板和小桌对海绵的压强大小关系为：$p_{丙}$
等于
（选填“大于”“等于”或“小于”）$p_{丁}$。(4)图丁中，砝码和小桌的质量分别为200 g和100 g，砝码的底面积和小桌桌面的面积分别为$20\ \mathrm{cm}^2$和$200\ \mathrm{cm}^2$，则砝码对小桌的压强为
$1×10^3$
$\mathrm{Pa}$，小桌对海绵的压强为150
$\mathrm{Pa}$。(5)小华实验时将质量分布均匀的物体沿竖直方向切成大小不同的两块（如图戊），将左边部分移开后，发现海绵的凹陷程度不变，由此得出压力的作用效果与受力面积无关，你认为此探究过程中存在的问题是
没有控制压力大小相同
。第26题图戊
答案
26. (1)海绵的凹陷程度 (2)甲、乙 AC (3)等于 (4)$1×10^3$ 150 (5)没有控制压力大小相同
【点拨】本题考查影响压强大小的因素,注意通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果,利用控制变量法和转换法探究压力作用效果与压力大小和受力面积的关系,并计算压强。
【解析】(1)实验中是通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果,此实验方法为转换法。
(2)探究压力作用效果与压力大小的关系,要控制受力面积相同,故通过甲、乙两图可以探究压力作用效果与压力大小的关系;本实验用到的物理方法有控制变量法和转换法,故选AC。
(3)图丙和图丁中,小桌对木板、小桌对海绵的压力大小和受力面积都相同,根据p=F/S知,小桌对木板和小桌对海绵的压强大小关系为:p丙=p丁。
(4)如图丁,砝码对小桌的压力为:F=G砝码=m砝码g=0.2 kg×10 N/kg=2 N,砝码对小桌的压强为:p=F/S=2 N/(20×10⁻⁴ m²)=1×10³ Pa;小桌对海绵的压力为:F'=G小桌+砝码=(m小桌+m砝码)g=(0.2 kg+0.1 kg)×10 N/kg=3 N,小桌对海绵的压强为:p'=F'/S'=3 N/(200×10⁻⁴ m²)=150 Pa。
(5)探究压力的作用效果与受力面积的关系时,应控制压力的大小不变,小华实验时将质量分布均匀的物体沿竖直方向切成大小不同的两块(如图戊),压力大小不同、受力面积也不同,由此得出压力的作用效果与受力面积无关是不对的,此探究过程中存在的问题是没有控制压力大小相同。
【点拨】本题考查影响压强大小的因素,注意通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果,利用控制变量法和转换法探究压力作用效果与压力大小和受力面积的关系,并计算压强。
【解析】(1)实验中是通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果,此实验方法为转换法。
(2)探究压力作用效果与压力大小的关系,要控制受力面积相同,故通过甲、乙两图可以探究压力作用效果与压力大小的关系;本实验用到的物理方法有控制变量法和转换法,故选AC。
(3)图丙和图丁中,小桌对木板、小桌对海绵的压力大小和受力面积都相同,根据p=F/S知,小桌对木板和小桌对海绵的压强大小关系为:p丙=p丁。
(4)如图丁,砝码对小桌的压力为:F=G砝码=m砝码g=0.2 kg×10 N/kg=2 N,砝码对小桌的压强为:p=F/S=2 N/(20×10⁻⁴ m²)=1×10³ Pa;小桌对海绵的压力为:F'=G小桌+砝码=(m小桌+m砝码)g=(0.2 kg+0.1 kg)×10 N/kg=3 N,小桌对海绵的压强为:p'=F'/S'=3 N/(200×10⁻⁴ m²)=150 Pa。
(5)探究压力的作用效果与受力面积的关系时,应控制压力的大小不变,小华实验时将质量分布均匀的物体沿竖直方向切成大小不同的两块(如图戊),压力大小不同、受力面积也不同,由此得出压力的作用效果与受力面积无关是不对的,此探究过程中存在的问题是没有控制压力大小相同。
解析
【分析】
本实验探究影响压力作用效果的因素，核心方法为转换法和控制变量法，解题思路如下：
1. 压力的作用效果通过海绵的凹陷程度体现，属于转换法的应用，据此解答第一问。
2. 探究压力作用效果与压力大小的关系时，需控制受力面积相同、改变压力，甲、乙两图符合该条件；实验中需控制变量（探究某一因素时固定其他变量），同时通过海绵凹陷程度反映作用效果（转换法），据此解答第二问。
3. 压强由压力和受力面积共同决定，与接触面材料无关，丙、丁中压力和受力面积均相同，据此解答第三问。
4. 计算压强时，先根据G=mg算压力，再将受力面积单位转换为m²，代入p=F/S计算，注意单位换算规则，据此解答第四问。
5. 探究压力作用效果与受力面积的关系时，必须控制压力大小不变，小华竖直切物体时压力和受力面积同时改变，未控制压力，据此解答第五问。
【解析】
(1) 实验利用转换法，通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果，故填海绵的凹陷程度。
(2) 探究压力作用效果与压力大小的关系，需控制受力面积相同，甲、乙两图受力面积相同、压力不同，符合要求；实验用到控制变量法和转换法，故选AC。
(3) 压强公式为p=F/S，丙、丁中小桌对接触面的压力F相等，受力面积S相等，因此压强相等，填等于。
(4) 砝码对小桌的压力：F=G砝码=m砝码g=0.2kg×10N/kg=2N，受力面积S=20cm²=20×10⁻⁴m²，压强p=F/S=2N/(20×10⁻⁴m²)=1×10³Pa；小桌对海绵的压力：F'=G总=(0.2kg+0.1kg)×10N/kg=3N，受力面积S'=200cm²=200×10⁻⁴m²，压强p'=F'/S'=3N/(200×10⁻⁴m²)=150Pa。
(5) 探究压力作用效果与受力面积的关系时，应控制压力大小不变，小华实验中未控制压力大小相同，因此结论错误，存在的问题是没有控制压力大小相同。
【答案】
(1)海绵的凹陷程度 (2)甲、乙；AC (3)等于 (4)$1×10^3$；150 (5)没有控制压力大小相同
【知识点】
压力作用效果、压强计算、控制变量法
【点评】
本题是探究压力作用效果的经典实验题，重点考查转换法、控制变量法的应用，以及压强的计算，需明确压强仅与压力和受力面积有关，与接触面材料无关；探究多因素影响的实验需严格控制变量，避免结论偏差。
【难度系数】
0.6
本实验探究影响压力作用效果的因素，核心方法为转换法和控制变量法，解题思路如下：
1. 压力的作用效果通过海绵的凹陷程度体现，属于转换法的应用，据此解答第一问。
2. 探究压力作用效果与压力大小的关系时，需控制受力面积相同、改变压力，甲、乙两图符合该条件；实验中需控制变量（探究某一因素时固定其他变量），同时通过海绵凹陷程度反映作用效果（转换法），据此解答第二问。
3. 压强由压力和受力面积共同决定，与接触面材料无关，丙、丁中压力和受力面积均相同，据此解答第三问。
4. 计算压强时，先根据G=mg算压力，再将受力面积单位转换为m²，代入p=F/S计算，注意单位换算规则，据此解答第四问。
5. 探究压力作用效果与受力面积的关系时，必须控制压力大小不变，小华竖直切物体时压力和受力面积同时改变，未控制压力，据此解答第五问。
【解析】
(1) 实验利用转换法，通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果，故填海绵的凹陷程度。
(2) 探究压力作用效果与压力大小的关系，需控制受力面积相同，甲、乙两图受力面积相同、压力不同，符合要求；实验用到控制变量法和转换法，故选AC。
(3) 压强公式为p=F/S，丙、丁中小桌对接触面的压力F相等，受力面积S相等，因此压强相等，填等于。
(4) 砝码对小桌的压力：F=G砝码=m砝码g=0.2kg×10N/kg=2N，受力面积S=20cm²=20×10⁻⁴m²，压强p=F/S=2N/(20×10⁻⁴m²)=1×10³Pa；小桌对海绵的压力：F'=G总=(0.2kg+0.1kg)×10N/kg=3N，受力面积S'=200cm²=200×10⁻⁴m²，压强p'=F'/S'=3N/(200×10⁻⁴m²)=150Pa。
(5) 探究压力作用效果与受力面积的关系时，应控制压力大小不变，小华实验中未控制压力大小相同，因此结论错误，存在的问题是没有控制压力大小相同。
【答案】
(1)海绵的凹陷程度 (2)甲、乙；AC (3)等于 (4)$1×10^3$；150 (5)没有控制压力大小相同
【知识点】
压力作用效果、压强计算、控制变量法
【点评】
本题是探究压力作用效果的经典实验题，重点考查转换法、控制变量法的应用，以及压强的计算，需明确压强仅与压力和受力面积有关，与接触面材料无关；探究多因素影响的实验需严格控制变量，避免结论偏差。
【难度系数】
0.6
27.（10分）随着人们健康意识和环保意识的不断增强，骑山地自行车已经成为一种时尚。质量为63 kg的小军骑山地自行车在平直路面上出行，他的山地自行车的相关数据如表。
（1）自行车轮胎上面的花纹的作用是
（2）骑行时受到的阻力大约是总重的0.07倍，小军匀速直线骑行时自行车受到的牵引力是多少？
（3）小军在平路上骑自行车时，突然来了兴致，因此他开始了自行车特技表演，如图，后轮单轮着地，看起来十分炫酷。他在进行特技表演时，后轮单轮着地，后轮承担了更大的压力，因此后轮的触地面积变成了原来的1.25倍。请尝试计算，他在进行特技表演时，后轮对地面的压强比原来正常骑行时对地面的压强增加了多少？
（1）自行车轮胎上面的花纹的作用是
通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力
。小军正常骑行时前轮受到的摩擦力方向向后
，后轮施加给地面的摩擦力方向向后
（以上两空均选填“向前”或“向后”）。（2）骑行时受到的阻力大约是总重的0.07倍，小军匀速直线骑行时自行车受到的牵引力是多少？
（3）小军在平路上骑自行车时，突然来了兴致，因此他开始了自行车特技表演，如图，后轮单轮着地，看起来十分炫酷。他在进行特技表演时，后轮单轮着地，后轮承担了更大的压力，因此后轮的触地面积变成了原来的1.25倍。请尝试计算，他在进行特技表演时，后轮对地面的压强比原来正常骑行时对地面的压强增加了多少？
答案
27.
(1)通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力 向后 向后
(2)自行车匀速直线运动时所受的牵引力等于其所受的摩擦力,牵引力大小为:F牵=f=0.07G总=0.07(m人+m车)g=0.07×(63 kg+9 kg)×10 N/kg=50.4 N。
(3)骑行时,自行车及人对地面的压力F=G总=(63 kg+9 kg)×10 N/kg=720 N,原来正常骑行时,自行车对地面的压强为:p=F/S=720 N/(2×4×10⁻⁴ m²)=9×10⁵ Pa;当后轮单独着地时,自行车对地面的压强为:p'=F/S'=720 N/(1.25×4×10⁻⁴ m²)=1.44×10⁶ Pa,即后轮对地面的压强比原来正常骑行时对地面的压强增加了Δp=p'-p=1.44×10⁶ Pa-9×10⁵ Pa=5.4×10⁵ Pa。
【点拨】本题考查摩擦力方向、大小的判断及压强公式和二力平衡知识的应用。注意计算压力时,要考虑人的重力,难度不大。
【解析】(1)自行车轮胎上面的花纹的作用是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力;骑自行车向前运动时,自行车前轮受到地面对它的阻碍作用,所以前轮受到的摩擦力方向向后;自行车行驶过程中,相对地面,后轮有向后运动的趋势,所以后轮受到地面向前的摩擦力,根据力的作用是相互的可知,后轮给地面摩擦力向后。
(1)通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力 向后 向后
(2)自行车匀速直线运动时所受的牵引力等于其所受的摩擦力,牵引力大小为:F牵=f=0.07G总=0.07(m人+m车)g=0.07×(63 kg+9 kg)×10 N/kg=50.4 N。
(3)骑行时,自行车及人对地面的压力F=G总=(63 kg+9 kg)×10 N/kg=720 N,原来正常骑行时,自行车对地面的压强为:p=F/S=720 N/(2×4×10⁻⁴ m²)=9×10⁵ Pa;当后轮单独着地时,自行车对地面的压强为:p'=F/S'=720 N/(1.25×4×10⁻⁴ m²)=1.44×10⁶ Pa,即后轮对地面的压强比原来正常骑行时对地面的压强增加了Δp=p'-p=1.44×10⁶ Pa-9×10⁵ Pa=5.4×10⁵ Pa。
【点拨】本题考查摩擦力方向、大小的判断及压强公式和二力平衡知识的应用。注意计算压力时,要考虑人的重力,难度不大。
【解析】(1)自行车轮胎上面的花纹的作用是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力;骑自行车向前运动时,自行车前轮受到地面对它的阻碍作用,所以前轮受到的摩擦力方向向后;自行车行驶过程中,相对地面,后轮有向后运动的趋势,所以后轮受到地面向前的摩擦力,根据力的作用是相互的可知,后轮给地面摩擦力向后。
解析
【分析】
1. 第(1)问：轮胎花纹通过增大接触面粗糙程度增大摩擦力；判断摩擦力方向时，前轮是从动轮，相对地面向前运动，地面给前轮的摩擦力阻碍其运动，方向向后；后轮是主动轮，相对地面有向后滑动趋势，地面给后轮向前的摩擦力，根据力的作用相互性，后轮对地面的摩擦力向后。
2. 第(2)问：匀速骑行时自行车受力平衡，牵引力与阻力大小相等；阻力是总重的0.07倍，总重为人和车的重力之和，代入公式计算即可。
3. 第(3)问：水平地面上压力等于总重力，压强公式为p=F/S；正常骑行时受力面积是两个车轮触地面积之和，特技表演时是后轮单轮触地，触地面积为原后轮的1.25倍，分别计算两种压强再求差值。
【解析】
(1) 自行车轮胎花纹的作用是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力；骑行时，前轮为从动轮，相对地面向前运动，受到地面向后的摩擦力；后轮为主动轮，相对地面有向后滑动的趋势，受到地面向前的摩擦力，根据力的作用是相互的，后轮施加给地面的摩擦力方向向后。
(2) 小军和自行车的总重力：$G_{总}=(m_{人}+m_{车})g=(63\ \mathrm{kg}+9\ \mathrm{kg})×10\ \mathrm{N/kg}=720\ \mathrm{N}$；匀速骑行时，牵引力与阻力平衡，故$F_{牵}=f=0.07G_{总}=0.07×720\ \mathrm{N}=50.4\ \mathrm{N}$。
(3) 水平地面上压力等于总重力，即$F=G_{总}=720\ \mathrm{N}$；正常骑行时，受力面积$S=2×4×10^{-4}\ \mathrm{m}^2=8×10^{-4}\ \mathrm{m}^2$，压强$p=\frac{F}{S}=\frac{720\ \mathrm{N}}{8×10^{-4}\ \mathrm{m}^2}=9×10^5\ \mathrm{Pa}$；特技表演时，后轮触地面积$S'=1.25×4×10^{-4}\ \mathrm{m}^2=5×10^{-4}\ \mathrm{m}^2$，压强$p'=\frac{F}{S'}=\frac{720\ \mathrm{N}}{5×10^{-4}\ \mathrm{m}^2}=1.44×10^6\ \mathrm{Pa}$；压强增加量$\Delta p=p'-p=1.44×10^6\ \mathrm{Pa}-9×10^5\ \mathrm{Pa}=5.4×10^5\ \mathrm{Pa}$。
【答案】
(1) 通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力；向后；向后
(2) 50.4 N
(3) $5.4×10^5\ \mathrm{Pa}$
【知识点】
增大摩擦的方法、二力平衡、压强计算
【点评】
本题综合考查摩擦力相关知识与压强计算，需掌握摩擦力方向判断、二力平衡应用及压强公式的灵活运用，属于力学基础综合题，难度适中。
【难度系数】
0.6
1. 第(1)问：轮胎花纹通过增大接触面粗糙程度增大摩擦力；判断摩擦力方向时，前轮是从动轮，相对地面向前运动，地面给前轮的摩擦力阻碍其运动，方向向后；后轮是主动轮，相对地面有向后滑动趋势，地面给后轮向前的摩擦力，根据力的作用相互性，后轮对地面的摩擦力向后。
2. 第(2)问：匀速骑行时自行车受力平衡，牵引力与阻力大小相等；阻力是总重的0.07倍，总重为人和车的重力之和，代入公式计算即可。
3. 第(3)问：水平地面上压力等于总重力，压强公式为p=F/S；正常骑行时受力面积是两个车轮触地面积之和，特技表演时是后轮单轮触地，触地面积为原后轮的1.25倍，分别计算两种压强再求差值。
【解析】
(1) 自行车轮胎花纹的作用是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力；骑行时，前轮为从动轮，相对地面向前运动，受到地面向后的摩擦力；后轮为主动轮，相对地面有向后滑动的趋势，受到地面向前的摩擦力，根据力的作用是相互的，后轮施加给地面的摩擦力方向向后。
(2) 小军和自行车的总重力：$G_{总}=(m_{人}+m_{车})g=(63\ \mathrm{kg}+9\ \mathrm{kg})×10\ \mathrm{N/kg}=720\ \mathrm{N}$；匀速骑行时，牵引力与阻力平衡，故$F_{牵}=f=0.07G_{总}=0.07×720\ \mathrm{N}=50.4\ \mathrm{N}$。
(3) 水平地面上压力等于总重力，即$F=G_{总}=720\ \mathrm{N}$；正常骑行时，受力面积$S=2×4×10^{-4}\ \mathrm{m}^2=8×10^{-4}\ \mathrm{m}^2$，压强$p=\frac{F}{S}=\frac{720\ \mathrm{N}}{8×10^{-4}\ \mathrm{m}^2}=9×10^5\ \mathrm{Pa}$；特技表演时，后轮触地面积$S'=1.25×4×10^{-4}\ \mathrm{m}^2=5×10^{-4}\ \mathrm{m}^2$，压强$p'=\frac{F}{S'}=\frac{720\ \mathrm{N}}{5×10^{-4}\ \mathrm{m}^2}=1.44×10^6\ \mathrm{Pa}$；压强增加量$\Delta p=p'-p=1.44×10^6\ \mathrm{Pa}-9×10^5\ \mathrm{Pa}=5.4×10^5\ \mathrm{Pa}$。
【答案】
(1) 通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力；向后；向后
(2) 50.4 N
(3) $5.4×10^5\ \mathrm{Pa}$
【知识点】
增大摩擦的方法、二力平衡、压强计算
【点评】
本题综合考查摩擦力相关知识与压强计算，需掌握摩擦力方向判断、二力平衡应用及压强公式的灵活运用，属于力学基础综合题，难度适中。
【难度系数】
0.6
