逍遥学能 2016-05-22 11:09
趣味物理故事：饮料瓶和海绵在聊天室里相遇了
饮料瓶：学习压强没有我可不行，老师布置实验器材，绝大部分同学拿的都是我!
海绵：没有我行吗!老师可是点名要同学们拿我的!
饮料瓶(陪着笑)：那是，实验过程中压力的作用效果是通过你的凹陷程度表现出来的。握握手好吗?
海绵(笑了起来)：这还差不多!让我们看看小明是如何利用我们做实验的。
实验片断 课堂上，小明同学利用三个相同的满瓶纯净水和放在水平桌面上的海绵做了如图1所示实验。
海绵：比较甲、乙实验现象，在压力相同的情况下，乙的受力面积较小，我凹陷的厉害。这说明：在压力相同的情况下，受力面积越小，压力的作用效果越明显。
饮料瓶(皱起眉头)：怎么小明通过比较甲、丙实验现象，又得出结论：压力的作用效果还与接触面的材料有关。
海绵：看来同学们运用控制变量法设计实验还有所欠缺。比较压力的作用效果应在相同的物体(或材料)表面的情况下进行比较，不同的物体承受能力不一样。小明的这个结论是错误的。
饮料瓶(有所发现)：快来看小芳的实验，似乎也出现了问题。
视频片断 小芳选取了由同种材料制成的高度相同但横截面积不同的甲、乙、丙三个圆柱体，将它们放在同一块海绵上，实验现象如图2所示。小芳发现甲、乙、丙三个圆柱体在同一块海绵上的凹陷程度相同，于是她得出结论：压力作用效果与受力面积无关。
海绵：小芳在实验过程中，虽然注意了改变受力面积的大小，但没有控制压力相同，所以得到的结论也是错误的。
饮料瓶(若有所思)：不过我发现这倒是一个有趣的实验。为什么同种材料制成的高度相同但横截面积不同的圆柱体对海绵压力的作用效果与受力面积无关呢?
海绵：我来推导一下：，其中Ｐ为圆柱体的密度，ｈ为圆柱体的高度。
饮料瓶：怪不得上面几个圆柱体对海绵压力的作用效果相同，因为竖直放在水平地面上的柱形物体(圆柱体、正方体、长方体等)对地面的压强只与密度、高度有关，而与受力面积无关。
海绵：你看那几个同学正为一个试题争得不可开交呢。
视频片断 高度相同的实心圆柱体Ａ、正方体Ｂ和长方体Ｃ
铁块如图3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，几个同学正在热烈的讨论。这时，小芳也加入了讨论，很快指出了正确结论：三铁块对桌面的压强一样大。
海绵、饮料瓶(哈哈大笑)：实验也有歪打正着的时候。再看看同学们还做了哪些实验。