Question

8．曉彤和同學(xué)們?cè)谶M(jìn)行探究“壓力的作用效果與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)，他們所用的器材除了一些相關(guān)的測量儀器外，還有形狀相同的長方體泡沫塊和鐵塊、適當(dāng)大小的海棉塊，如圖所示．
（1）實(shí)驗(yàn)中同學(xué)們選擇海棉塊作為實(shí)驗(yàn)器材的主要原因是海綿容易發(fā)生形變．實(shí)驗(yàn)中，壓力的作用效果是通過海綿的形變程度來體現(xiàn)的．
（2）同學(xué)們先將泡沫塊平放、側(cè)放、豎放在海綿塊上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，原因是泡沫塊的壓力太小．
（3）曉彤利用鐵塊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如（表一）所示，得出的結(jié)論是在壓力一定時(shí)，受力面積越小，壓力作用效果越明顯．
表一

放置 現(xiàn)象 物體	平放	惻放	豎放
鐵塊	較淺	較深	最深

（4）他又在老師的指導(dǎo)下進(jìn)行了計(jì)算，得出了更進(jìn)一步的結(jié)論：壓力的作用效果越明顯，壓力與其受力面積的比值越大．請(qǐng)你根據(jù)曉彤同學(xué)記錄的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（表一）及其他測量的數(shù)據(jù)（表二），通過計(jì)算證明曉彤的結(jié)論是正確的．（要求寫出證明過程）
表二

長方體鐵塊質(zhì)量m/kg	2
長方體的長a/m	0.16
長方體的寬b/m	0.08
長方體的厚c/m	0.04

Answer 1

分析 （1）在實(shí)驗(yàn)中，壓力的作用效果通過海綿的形變來反映，所以利用了海綿易形變的特點(diǎn)；
（2）只有壓力較大時(shí)，形變的效果才會(huì)明顯，所以為了實(shí)驗(yàn)效果，應(yīng)保持一定的壓力；
（3）影響壓力作用效果的因素是壓力大小和受力面積大小，據(jù)此得出結(jié)論；
（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，計(jì)算壓力與受力面積的比值，并進(jìn)行比較．

解答 解：（1）海綿（較軟）易發(fā)生（彈性）形變，便于觀察（和比較）壓力的作用效果，所以我們選擇海綿來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；同時(shí)，壓力的作用效果是通過海綿的形變大小反映出來的．
（2）由題意可知，泡沫塊的重力很小，對(duì)海綿產(chǎn)生壓力的作用效果不明顯，所以不易比較壓力的作用效果；
（3）由表一中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得：在壓力一定時(shí)，受力面積越小，壓力的作用效果越明顯；
（4）由表二得：
平放時(shí)：$\frac{F}{S1}$=$\frac{mg}{ab}$=$\frac{2kg×10N/kg}{0.16m×0.08m}$=1562.5N/m²
側(cè)放時(shí)：$\frac{F}{S2}$=$\frac{mg}{ac}$=$\frac{2kg×10N/kg}{0.16m×0.04m}$=3125N/m²
豎放時(shí)：$\frac{F}{S3}$=$\frac{mg}{bc}$=$\frac{2kg×10N/kg}{0.08m×0.04m}$=6250N/m² 
所以，$\frac{F}{S1}$＜$\frac{F}{S2}$＜$\frac{F}{S3}$．
結(jié)合表一的現(xiàn)象可知：鐵塊平放、側(cè)放、豎放時(shí)，壓力作用效果越來越明顯，所以曉彤的結(jié)論正確．
故答案為：（1）海綿容易發(fā)生形變；海綿的形變程度；
（2）泡沫塊的壓力太��；
（3）在壓力一定時(shí)，受力面積越小，壓力作用效果越明顯；
（4）計(jì)算和證明過程同上．

點(diǎn)評(píng) 在本題的解答中，明確選擇海綿的意義，影響壓力作用效果的因素，會(huì)運(yùn)用數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，正確運(yùn)用控制變量法，是解答的關(guān)鍵．