翁華
重力和壓力是初中物理力學部分同學們較早接觸的兩個概念.由于兩者有很多共同點.所以很容易引起混淆.搞清重力和壓力的區(qū)別和聯系是避免混淆的最好方法.
重力與壓力的區(qū)別
重力與壓力本質上是兩種不同的力,重力源于地球對研究對象(物體)的吸引作用,屬于主動施加的力.而壓力是彈力的一種,屬于被動施加的力.
1.產生原因不同
重力是地球附近的物體由于地球的吸引而受到的力.屬于萬有引力的范疇.無論物體是靜止還是運動,是位于地面還是在空中,只要它處于地球附近.就會受到重力作用.這也是我們進行受力分析時第一步就標出重力的原因.與此不同的是,壓力是由被壓物體的彈性形變引起的.產生壓力的首要因素是研究對象與施力物體接觸并產生彈性形變,屬于彈力的范疇.
例1 (2019.河南)少林功夫馳名中外.一武術愛好者在以圖1所示的姿勢練功時.他對水平地面的壓力是由于
發(fā)生形變而產生的.
解析:武術愛好者對水平地面的壓力源于他的鞋(或腳)與地面接觸并擠壓,因此他對水平地面的壓力是由于鞋(或腳)發(fā)生形變而產生的,
答案:鞋(或腳)
2.施力物體不同
重力的施力物體是地球.壓力的施力物體是與研究對象接觸并對其產生擠壓的物體.
3.方向不同
力的方向是力的三要素之一,重力和壓力的方向有著本質的不同,無論研究對象處于何種狀態(tài),重力的方向總是豎直向下的,不會改變.壓力的方向垂直于受力面,并指向受力物體,它與受力面上物體的放置方式有關,不是唯一確定的.幾種常見場景的重力和壓力方向如表1所示.
4.影響力大小的因素不同
影響重力和彈力大小的決定因素是不同的.
物體的地理位置不變,所處的高度不變,則物體所受重力大小不變,重力的大小與物體的質量成正比,即G=mg.通常g取9.8 N/kg,粗略計算時取10 N/kg.
壓力的大小取決于施力物體發(fā)生彈性形變的程度,而與質量的大小無關,同一物體,彈性形變程度越大,壓力越大.同一物體因放置方式不一樣,會導致物體的彈性形變程度不同,從而對受力面的壓力也不同.
例2 同一物體A,重為G,分別靜止在如圖2所示的位置.求物體A對受力面產生的壓力分別是多少,
解析:(1)當物體A靜止在水平地面上時,物體所受重力G和物體對水平地面的壓力F壓大小相等,方向相同,只是作用點不同,F壓=G.
(2)當物體A被壓在豎直墻壁上處于靜止狀態(tài)時,F壓=F.
(3)當物體A被壓在頂面上處于靜止狀態(tài)時,F壓=F2-G.
答案:物體A對水平地面的壓力F壓=G.對豎直墻壁的壓力F壓=F1,對頂面的壓力F壓=F2-G.
5.作用點不同
重力的作用點在物體的重心上.具體位置與物體的質量分布情況有關.不一定在物體上,形狀規(guī)則、質量分布均勻的物體,重心在它的幾何中心上:不均勻或者不規(guī)則的物體,我們通常利用懸線法獲得其重心的位置.壓力的作用點在相互接觸的物體的接觸面上,只要找準接觸面就找到了壓力的作用點.
例3 (2019.河北)形狀規(guī)則、質量分布均勻的物體的重心在它的幾何中心上.圖3所示為質量分布均勻但形狀不規(guī)則且?guī)в行】椎谋∧景澹堄眉毭蘧€、刻度尺、筆和鐵架臺來確定它的重心.
解析:我們可以采用如下方法來確定薄木板的重心:(1)用細棉線系住小孔將不規(guī)則的薄木板懸掛起來,當木板靜止時,用筆和刻度尺在木板上畫出重力的作用線.(2)利用同樣的方法再畫出另一條重力作用線,兩條重力作用線的交點即為薄木板的重心,
答案:見解析.
重力與壓力的聯系
表2總結歸納了幾種情形下重力與壓力的關系,由表2可知:當物體放置在水平面或斜面上時,壓力的產生與重力有關.特別地.當物體靜止在水平面上時.壓力和重力的大小相等.當物體對受力面施加水平方向的壓力時.壓力的產生與重力無關.
責任編輯 蔡華杰