“人体受多大压力”错解一例

赵建峰

摘要：“人体受多大压力”错解一例。

关键词：错题 解析 初中物理

DOI：

10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2016.01.149

题目：在1个标准大气压下，（1）1cm2面积上受到的大气压强约为多大？（2）某同学皮肤的表面积约为1.25m2，他受到的大气压力约为多大？

错解：（1）大气压强为1标准大气压，即

P=1.01×105Pa

受力面积

S1=1cm2

=1×10-4m2

则受到的大气压力

F1=p·S

=1.01×105Pa×1×10-4m2

=10.1N

（2）人体表面积约为

S2=1.2m2

则受到的大气压力约为

F2=p·S2

=1.01×105Pa×1.25m2

=1.2625×105N

分析与正解：第（1）个问题问的是作用在1cm2面积上的大气压力大小，运用公式F=PS

进行计算，思路是正确的。但是第（2）个问题却得讨论一下。

人是一个占有一定空间的立体物，所谓人的表面积，当然指的是整个人体表的总面积。所以应该既有正面、又有背面的面积;既有左侧面、又有右侧面的面积;既有上面、又有下面的面积。总之，指的是整个人周身的面积之和。

而人处于大气包围之中，其浑身各处的皮肤都受到大气的压力。但是身体的不同位置受到的压力有个很不同的特征，那就是其方向不同。因为压力的方向总是垂直于受力面积指向受力物体内部，所以身体正面受到的压力总是从正面向后指向体内，而背面受到的压力总是从背面向前指向体内，这两个方向的力显然符合平衡力的特征，相互平衡。相互平衡的两个力合力为零。所以大气对人体前面和后面的压力之和为零。同理，人体左侧、右侧受到的压力之和，上侧、下侧所受压力之和也为零。我们可以这样想象，大气对人的压力是来自四面八方的，但所有压力总的合力却为零，而不是达到高达几十万牛顿。试想，如果人体真的在一个方向受到这么大的力，那人还能毫不费力地站在地面上吗？这个力方向向下，人必会被压扁;向上，则必会被举起来（人受到的重力才不过几千牛顿而已）;向一侧，那就会加速运动。

之所以会根据F=PS

得到人体受到了几十万牛顿压力的结果，是错把人的表面认为是单向的平面，没有认真分析而导致的。

力的作用效果有两种，或者使物体的运动状态发生改变，或者使物体的形状发生改变。人受到周围大气压力的作用，因其合力为零，不会对人的运动状态产生影响;但这巨大的压力难道不会使人体的形状发生改变吗？就像我们用两只手挤压一只气球，气球的运动状态不会改变，但是其形态必然会改变——被压扁。人在巨大的大气压作用下怎么没有被压扁？

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潜水员模拟从潜水减压舱内出来

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中国航天员在天空中进行舱外活动

人人知道人的体内并不是空腔或者真空，而是充满实体。组成人体的系统、组织、器官和细胞之间充斥着液体，即使细胞内也充满液体，统称体液。正是这些无处不在的体液，把人体外部的大气压强均匀地传递到了体内的角角落落。所以在人的体内也存在着指向体外的大气压强。小到每一个细胞，每一个细胞器，其内部、外部（经由体液传递的）大气压强都是平衡的，所以人体不会被压扁。在不同海拔高度下出生并长大的人，其机体已经适应一定的大气压，如果突然到较大落差的地方旅游或工作，会产生一系列难以适应或自觉去适应的症状。如平原长大的人到高原，会发生高原反应，体质较差的人不适应这种迁移。生长在深海的鱼类，其体内压强是适应深海的巨大水压的，所以一旦被打捞到水面上，马上会死亡，并且都有一个非常显著的特征，那就是眼珠凸出体外。深海潜水员从深海潜水装置内出来时，都必须先经过特殊的“减压舱”过渡，以求得体内的压强逐渐于外界的气压一致，如果减压措施不当，会患上严重的减压病。在外太空进行航天器外作业的宇航员，都穿戴上特殊制作的厚厚的、坚韧的宇航服，并且在宇航服内也充满接近于标准大气压的气体，也是期冀这种压强的平衡。

综上所述，本题的第（2）问显然是错误的，正确的解答应是：

（2）由于人体内外的大气压力平衡，所以人体所有大气压力的合力为零。（责编 赵建荣）