姜軍軍
摘 要: 壓強部分有一類題型往往讓初中學生始終不得其法,這就是“對兩個或多個原來壓強(本文中出現的壓強均指對地壓強)不同的均勻柱狀體進行一定操作使它們壓強相同”。這類題目由于方法多、解題步驟煩等特點,導致學生不能形成清晰的解題思路,只能像無頭蒼蠅一樣亂撞碰運氣。本文對這類題目進行系統(tǒng)歸納與整理,并給出了對應的解題方法,希望對初中學生有所幫助。
關鍵詞: 均勻柱狀體 壓強 初始壓強 初始條件 改變量
學習固體壓強時,經常遇到使兩個均勻柱狀體對地壓強相等的題型,往往令初二學生頭疼不已。其實如果把這類問題進行系統(tǒng)歸納與整理,不難發(fā)現其解題方法存在一定的規(guī)律。以兩個物體為例,若要使二者壓強相等,無外乎以下三種方法:
一、只改變其中一個物體的壓強
這類題目相對比較簡單,一般有兩種方法:
(1)通過增加重物或施加壓力增加原來壓強較小物體的壓強;
(2)通過切割或施加拉力減小原來壓強較大物體的壓強。
例1.如圖所示,把實心正方體鐵塊、鋁塊分別放在水平地面上(已知ρ鐵>ρ鋁),它們的質量相等。以下操作可能使鐵塊和鋁塊對地面的壓強相等的是( )
A.將鐵塊沿豎直方向切去部分
B.將鋁塊水平切去部分
C.對鐵塊施加一個豎直向上向下的壓力
D.對鋁塊施加一個豎直向下的壓力
答案:D
二、同時增大或減小兩物體的壓強
這類題目相對比較復雜,需要繼續(xù)分類討論。改變兩個物體的壓強,使它們壓強相等一般也有兩種方法:
這類題目的解題思路一般為:①比較兩物體的初始壓強;②求出兩物體增加或減小的壓強,進行比較;③綜合考慮初始壓強與改變量,看是否滿足方法一或方法二。
因均勻柱狀體的壓強計算有兩個公式,即P=(公式1)和P=ρgh(公式2),若選擇了不恰當的公式往往會增加解題難度,因此需要合理選擇。筆者根據題目給出的物理量的不同對每個步驟選擇什么公式進行了總結,建議如下:
(1)求物體的初始壓強時,若題目條件為二者質量相同,則選公式1;若條件為二者密度相同,則選公式2;
(2)求壓強的改變量時,若題目條件為改變物體的質量m、重力G、拉力或壓力F,則選公式1;若題目條件為改變物體的高度h,則選公式2。
例2.甲、乙兩個實心正方體物塊放置在水平地面上,甲的邊長小于乙的邊長。以下做法中,有可能使兩物體剩余部分對地面的壓強相等的做法是( )
A.如果它們的密度相等,將它們沿水平方向切去相等高度
B.如果它們的密度相等,將它們沿水平方向切去相等質量
C.如果它們的質量相等,將它們沿水平方向切去相等高度
D.如果它們的質量相等,將它們沿水平方向切去相等質量
答案:C
此類問題也有一種特例,就是“初始條件為質量相同的兩物體,但是切去不同質量或者施加不同拉力后,使壓強相同,求切去質量或者拉力的大小關系”這一類題目。如果用“大減大,小減小”的方法求解,在第三步會出現無法判斷的情況。此時只需對第三步稍作修改,即將二者最終壓強完整的表達式求出,并令它們相等,根據已知條件中各物理量的大小關系即可推導出二者切去質量或者施加拉力的大小關系。
三、一個增大壓強,一個減小壓強
這類題目相對比較簡單,只需檢查是否為“原來壓強大的減小壓強,原來壓強小的增大壓強”(即大減小加)即可。例如:
A.沿水平線截去質量相同的部分
B.將質量相同的物體分別放在鐵塊、鋁塊的上面
C.將鐵塊截去部分放在鋁塊上
D.將鋁塊截去部分放在鐵塊上
答案:D
以上三種方法中,只有第二種方法較為復雜,若能夠熟悉三步解題的思路,并合理選用公式,此類問題則迎刃而解。其實,初中物理中很多看似復雜的問題,只要理清脈絡、合理歸納,就能找到解決問題的方法。希望本文提出的方法及分析問題的思路能夠對廣大初中學生有一些啟發(fā)。