趣味物理故事：飲料瓶和海綿在聊天室里相遇了

飲料瓶：學(xué)習(xí)壓強沒有我可不行，老師布置實驗器材，絕大部分同學(xué)拿的都是我!

海綿：沒有我行嗎!老師可是點名要同學(xué)們拿我的!

飲料瓶(陪著笑)：那是，實驗過程中壓力的作用效果是通過你的凹陷程度表現(xiàn)出來的。握握手好嗎?

海綿(笑了起來)：這還差不多!讓我們看看小明是如何利用我們做實驗的。

實驗片斷 課堂上，小明同學(xué)利用三個相同的滿瓶純凈水和放在水平桌面上的海綿做了如圖1所示實驗。

海綿：比較甲、乙實驗現(xiàn)象，在壓力相同的情況下，乙的受力面積較小，我凹陷的厲害。這說明：在壓力相同的情況下，受力面積越小，壓力的作用效果越明顯。

飲料瓶(皺起眉頭)：怎么小明通過比較甲、丙實驗現(xiàn)象，又得出結(jié)論：壓力的作用效果還與接觸面的材料有關(guān)。

海綿：看來同學(xué)們運用控制變量法設(shè)計實驗還有所欠缺。比較壓力的作用效果應(yīng)在相同的物體(或材料)表面的情況下進行比較，不同的物體承受能力不一樣。小明的這個結(jié)論是錯誤的。

飲料瓶(有所發(fā)現(xiàn))：快來看小芳的實驗，似乎也出現(xiàn)了問題。

視頻片斷 小芳選取了由同種材料制成的高度相同但橫截面積不同的甲、乙、丙三個圓柱體，將它們放在同一塊海綿上，實驗現(xiàn)象如圖2所示。小芳發(fā)現(xiàn)甲、乙、丙三個圓柱體在同一塊海綿上的凹陷程度相同，于是她得出結(jié)論：壓力作用效果與受力面積無關(guān)。

海綿：小芳在實驗過程中，雖然注意了改變受力面積的大小，但沒有控制壓力相同，所以得到的結(jié)論也是錯誤的。

飲料瓶(若有所思)：不過我發(fā)現(xiàn)這倒是一個有趣的實驗。為什么同種材料制成的高度相同但橫截面積不同的圓柱體對海綿壓力的作用效果與受力面積無關(guān)呢?

海綿：我來推導(dǎo)一下：，其中Ｐ為圓柱體的密度，ｈ為圓柱體的高度。

飲料瓶：怪不得上面幾個圓柱體對海綿壓力的作用效果相同，因為豎直放在水平地面上的柱形物體(圓柱體、正方體、長方體等)對地面的壓強只與密度、高度有關(guān)，而與受力面積無關(guān)。

海綿：你看那幾個同學(xué)正為一個試題爭得不可開交呢。

視頻片斷 高度相同的實心圓柱體Ａ、正方體Ｂ和長方體Ｃ

鐵塊如圖3放在水平桌面上。已知正方體鐵塊最重，長方體鐵塊底面積最小，針對“這三鐵塊對桌面的壓強哪一塊最大”的問題，幾個同學(xué)正在熱烈的討論。這時，小芳也加入了討論，很快指出了正確結(jié)論：三鐵塊對桌面的壓強一樣大。

海綿、飲料瓶(哈哈大笑)：實驗也有歪打正著的時候。再看看同學(xué)們還做了哪些實驗。

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