初中物理“固液压力压强”分类解题步骤探索

吴小兵

摘要：固液压力与压强是初中物理中的重要知识点，熟练掌握固液压力压强的计算方法和应用原理，可以更好地解决相关问题，提高学生的物理实际应用能力.文章通过整理相关题目，探究固液压力与压强知识点，阐述了相关概念、计算公式以及在实际问题中的解决步骤.

关键词：初中物理；压力；压强

中图分类号：G632文献标识码：A文章编号：1008-0333（2024）11-0077-03

物理作为自然科学的一个重要分支，探究自然界中各种物体的运动规律和相互作用，固体和液体的压力与压强则是物理学中重要而又常见的概念[1].深入探讨固液的压力与压强分类解题步骤，不仅有助于学生对物理知识的系统理解，而且还能够培养学生的逻辑思维和问题解决能力.文章从固液的压力与压强两个方面展开探讨，通过系统归纳总结，指导学生在解决固液压力压强问题时准确把握分类解题的步骤，提高解题的效率与准确性[2].

1 固体“先压力，后压强”

在解决固体相关物理问题时，我们常常首先需要求解固体受力情况下的压力，然后再根据压力的分布情况来求解压强.这种先求压力再求压强的步骤并非死板的规定，而是基于以下几个原因而形成的.首先，压力是一种描述物体受力情况的物理量，对于固体，可以直观地了解物体受力的大小和方向，从而为后续的问题分析提供基础[3]；其次，固体容易确定受力面积，进而计算出压强，因此，先求解压力有助于我们在计算压强时有一个清晰的受力分布情况，避免在计算压强时出现不确定因素；最后，通过先求解压力，我们可以更好地理解物体受力的特点，为后续的问题求解提供更为准确的依据，有利于培养学生的逻辑思维和问题解决能力.

在求解固体压力与压强问题时，首先，应分析固体所受的外力情况，包括大小、方向以及受力点的位置等.其次，通过受力分析，可以初步确定固体所受的压力分布情况.根据受力情况，利用力的平衡条件和牛顿第二定律，求解出各个受力点所受的压力大小，并确定其作用方向.通常可以利用力的合成或者分解的方法，将复杂的受力情况化简为单个受力点的压力求解问题.然后，根据压力分布情况，确定受力面积的大小和形状.在实际问题中，受力面积可能是各种形状的区域，需要根据具体情况进行面积计算.利用所得的压力值和受力面积，计算出固体上各个部分的压强分布情况.根据定义，压强等于单位面积上的压力，因此，可以通过压力和受力面积的关系直接得出压强的数值.最后，综合考虑压力和压强的分布情况，对固体受力情况下的物理特性进行全面分析，得出结论并解决实际问题.

例1如图1所示，甲和乙是两个实心的正方体金属块，水平放置在地面上，此时，如果把乙放置于甲的正上方，则甲对地面的压强恰好等于乙单独对地面的压强.若甲金属块的底面积为400 cm2，其单独对地面的压强为4 000 Pa，乙金属块的质量为48 kg.问：此时如果將甲乙两个金属块沿着水平方向切下相同高度，使得甲对地面的剩余压强大于乙对地面的剩余压强，h应取何值？（求出范围即可）

解析题目要求求解h的取值范围，需要利用压强的公式进行不等式的联立，从而化简得到h的范围.由于甲与地面的接触面积已知，利用压强的公式p=FS，进而继续倒推，此时应该获得乙金属块和地面的接触面积，才能使用压强公式联立不等式.通过题目的条件，可简单计算出甲金属块的重力大小为 160 N，由题目可得，如果将48 kg的乙金属块放置在甲的上方， 这时甲对地面的压强大小可以计算出：

p甲′=F甲S甲=G甲+G乙S甲=160 N+48 kg×10 N/kg0.04 m2=16 000 Pa

又因为甲、乙两个金属块对地面的压强相等， 则p乙=p甲′=16 000 Pa，又知道甲和乙质量相等，则G乙=G甲=160 N， 则正方体乙的底面积S乙=G乙P乙=160 N16 000 pa=0.01 m2， 所以乙的边长 l乙=S乙=0.01 m2=0.1 m.

到目前为止，我们已经获得了一些必要的条件，包括甲和乙与地面接触的具体面积，以及它们剩余部分重量的表示方式.因此，我们可以根据压强公式列出相应的不等式，对于正方体沿水平方向切去高度h， 则剩余部分的重力G剩=m剩g=ρV剩g=ρS（l-h）g.所以剩余部分对地面的压强p剩=G剩S=ρS（l-h）gS=ρ（l-h）g，所以p甲剩=ρ甲（l甲-h）g，p乙剩=ρ乙（l乙-h）g.已知剩余部分的高不能小于0， 所以不难得出，切去高度的取值范围为： 335 m

点评由于固体表面积多数情况下较为固定，因此求压强时，可先从压力入手，利用压强公式进行推导，能够更加直观地理解物体受力情况，从而建立起更为清晰的计算框架.这种思路能够帮助学生在解决问题时更好地把握物理规律，因此，还有利于建立逻辑推导的框架，避免在推导过程中迷失方向.同时，这种思路也有助于学生对物理概念的深入理解，提高解题的效率和准确性.因此，对于固体问题，采用“先压力，后压强”的思路是非常科学和合理的.

2 液体“先压强，后压力”

在解决液体相关的物理问题时，我们常常首先需要求解液体受力情况下的压强，然后再根据压强的分布情况来求解液体受力的大小，即压力.这种先求压强再求压力的步骤顺序也是基于以下几个原因而形成的.首先，在液体中，受力情况分析不便，受力面积分析也不便，通过求解压力不能直观地了解液体受力的大小和分布情况，也不能为后续的问题分析提供基础[4]；其次，液体受力作用于其表面，受力点通常是分布在一个面上，因此首先求解压强有助于我们在计算受力大小时有一个清晰的受力分布情况，避免在计算受力大小时出现不确定因素.此外，通过先求解压强，我们可以更好地了解液体受力的特点，为后续的问题求解提供更为准确的依据，有利于培养学生的逻辑思维和问题解决能力.

在求解液体压强与压力问题时，首先求解压强，根据液体受力情况，利用液体静力平衡条件，求解出液体上各点的压强大小，并确定其分布情况.通常可以利用液体静力平衡方程，计算出液体内部各点的压强情况.然后可以利用公式求解压力，利用所得的压强值和液体密度、液体高度等条件，综合考虑压力和压强的分布情况，对液体受力情况下的物理特性进行全面分析，得出结论或者解决实际问题.

例2如图2所示，将一只平底水桶平置在地面上，已知水桶的质量为1 kg，底面积为 5×10-2m2，桶内装入50 cm深的水后，水的质量为28 kg，请利用所学知识，对压力F1和F2进行比较.（其中F1表示水对桶底的压力，F2表示桶对地面的压力，g取 10 N/kg）

解析我们需要先求得液体的压强，然后再计算压力.根据 p=ρgh可求得水对桶底的压强，再利用 p=FS变形可求得水对桶底的压力.我们可以利用重力公式计算出水和桶的总重力， 桶对地面的压力等于水和桶的总重力， 最后比较水对桶底的压力 F1和桶对地面的压力F2的大小关系.

由于水桶内水深h=50 cm=0.5 m， 因此水对桶底的压强为 p=ρgh=1×103 kg/m3×10 N/kg×0.5 m=5×103 Pa；再由 p=FS可得， 水对桶底的压力F1=pS=5×103 Pa×5×10-2m2=250 N；而水和水桶的總重力为G总=m总g=m桶+m水g=（1 kg+28 kg）×10 N/kg=290 N，所以桶对地面的压力F2=G总=290 N，所以F1小于F2.

点评通过首先考虑液体内部的压强，帮助我们直观地理解液体受力的情况，以及在液体内各点上受到的压力分布.因此，在液体分析中，采用“先压强，后压力”的思路能够帮助我们更好地理解和解决液体压力相关的物理问题，是一种科学而有效的方法.这种分析方法帮助我们能够更深入地了解液体内部的压力变化，对于液体力学和压力传播的研究具有重要意义.此外，这种思路也有助于我们在工程实践中更好地设计液体系统，优化液体传输过程，并且能够指导我们更准确地评估液体承载结构的稳定性和安全性.因此，通过先考虑液体内部的压强，再推导压力分布情况，可以为工程技术领域提供更加可靠和精确的分析方法，有助于促进液体力学理论的发展和实际应用的进步.

3 结束语

通过本文的探索与总结，我们对固液压力压强分类解题步骤有了更清晰的认识与理解.固体和液体在受力作用下都会产生压力，而压力施加在单位面积上的效果称为压强，这是物理学中一个非常重要的概念.在教学中，我们应该引导学生充分理解固液压力压强的求解步骤，培养他们对问题分类解决的能力，从而提高其物理学习的效率和质量.此外，通过引入实际例题的分析与讨论，学生将能够更好地将理论知识运用到实际问题中，培养其动手能力和实际解决问题的技能.同时，教师在教学中也可以根据分类解题的步骤设计更具针对性和启发性的教学方法，引导学生主动思考、积极探索，激发学习兴趣和创造力，培养综合素质，为其未来的学习和发展打下坚实的基础.

参考文献：

［1］ 孙铁军.浅谈初中压力压强疑难问题的突破策略[J].数理化解题研究，2020（14）：67-68.

[2] 崔璨.初中物理压力、压强的难点分析与突破 [J].中学物理， 2016， 34 （6）： 95-97.

[3] 纪献夫.浅析初中物理“压力与压强”内容的运用 [J].中国教师， 2013（24）： 55-56.

[4] 杨杰.初中物理压力和压强典型例题分析 [J].数理化学习（初中版）， 2004（6）： 37-39.

［责任编辑：李璟］