Question

4．學了力的知識后，我們知道力的作用是相互的，進入高中后，我們將會進一步學到“兩個物體間的相互作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上．”
（1）請你利用此結論推導：如圖所示靜止于水平地面上的物體，物體對地面的壓力與物體受到的重力大小相等，畫出推導過程中所有用到的力的示意圖．
（2）假如當你靜止站在水平地面時．你的雙腳與水平地面接觸面積為400cm²．請你估算此時你對地面的壓強有多大？

Answer 1

分析 （1）物體處于靜止或勻速直線運動狀態，受到力平衡．二力平衡中兩個力大小相等．由二力平衡得到重力與支持力相等，由牛頓第三定律得到壓力等于支持力，從而得到物體對桌面壓力與物體重力大小相等．
（2）先估測自己的質量，再根據G=mg求出自己的重力，對地面的壓力等于其重力，根據p=$\frac{F}{S}$求出他對地面的壓強．

解答 解：
（1）證明：
如圖1所示，由于物體靜止（或于平衡狀態），所以物體受到的重力和支持力是一對平衡力，大小相等；
根據題意，如圖2所示，桌面對物體的支持力和物體對桌面的壓力是一對相互作用力，所以支持力與壓力大小相等；
因此物體對桌面的壓力和物體受到的重力大小相等．

（2）中學生的質量約50kg，
中學生對地面的壓力：
F=G=mg=50kg×9.8N/kg=490N，
雙腳與地面的接觸面積：
S=400cm²=400×10^-4m²，
則對地面的壓強：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{490N}{400×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=1.225×10⁴Pa．
故答案為：（1）證明過程同上；（2）中學生對地面的壓強約1.225×10⁴Pa．

點評 （1）本題考查二力平衡的應用及運用物理知識的能力，難度不大．關鍵是運用好二力平衡和牛頓第三定律找到壓力和重力與支持力的關系即可證明．
（2）此題主要考查的是學生對壓強計算公式的理解和掌握，知道他對地面的壓力等于其重力是解決此題的關鍵．