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高度相同的实心铁圆柱体A、正方体B和长方体C,如图放在水平桌面上.已知正方体铁块最重,长方体铁块底面积最小.针对“这三铁块对桌面的压强哪一块最大”的问题,同学们提出了以下三种猜想:
猜想一:正方体铁块最重,所以它对桌面的压强最大;
猜想--:长方体铁块的底面积最小,所以它对桌面的压强最大;
猜想三:三铁块高度相同;所以三铁块对桌面的压强一样大.
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(1)以图中的长方体C为研究对象,推导它对桌面的压强大小的表达式(已知铁的密度为ρ,长方体铁块的高度为h,底面积为S).根据表达式判断上述哪一个猜想是正确的.
(2)利用细砂等简易器材,设计一个实验粗略验证这种猜想的正确性.(简要写出实验步骤及判断方法).
答案:
分析:(1)根据压强的计算公式,P=,设长方形的铁块密度为ρ,高度为h,底面积为s,可进一步推导C对桌面的压强为P=ρhg,由此可判定三种猜想哪个正确. (2)这是一个探究压力作用效果的问题,把三个铁块轻轻放在细砂子上面,主要看砂子陷入的深度,如果砂子陷入的深度相同,说明它们对砂子的压强相同. 解答:解:(1)设长方形的铁块密度为ρ,高度为h,底面积为S. 则F=mg=ρVg=ρshg, 可得P====ρhg, 由此可知:质量分布均匀的实心柱体对桌面的压强与其重量和底面积无关,只与高度和密度有关,所以猜想三正确. (2)简要的实验步骤、判断方法: ①取一容器装适量细砂,将细砂子铺平,把三个铁块轻轻放在细砂子上面, ②观察砂子陷入的深度, ③如果砂子陷入的深度相同,说明它们对砂子的压强相同,即压力的作用效果相同,从而证明猜想三正确.
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