探究正方體產生的壓強

霍忠金

2019年5月23日凌晨，上海市中環線附近發生一起事故，一輛滿載預制管的卡車側翻后造成高架路段主橋面翹起損壞，導致中環道路部分通行中斷.事后調查發現，事故的原因是超重，任何建筑物都有負荷限度.一旦超過這個限度就有可能發生事故.從這則新聞我們可以進行思考，高架橋之所以被壓壞是因為卡車對橋面的壓強超過了限度，到底怎樣測量卡車對橋面的壓強呢？我們就用正方體物塊來模擬卡車，測量它對水平桌面的壓強.

實驗過程

測量正方體物塊對水平桌面的壓強需要分別測量物體的長度和物體所受的重力.該實驗主要考查同學們對實驗器材（刻度尺、天平）的正確操作，以及根據所測得的實驗數據利用壓強這章的知識計算出正確結果的能力.實驗過程如表1所示，

實驗操作中的注意事項

1.用天平測量物體質量時的注意事項：

（1）稱量物體時要確保天平放在水平臺上，并且將天平底座調至水平，為了測量更加精確，可借助木工師傅的水平尺確認是否水平.

（2）測量之前要將游碼移至標尺的左端零刻度線處，然后觀察天平分度盤的指針.如果指針位于中央刻度線左邊，則將平衡螺母向右調;如果指針位于中央刻度線右邊，則將平衡螺母向左調.

（3）在測量正方體物塊質量時，要將物塊放在天平的左盤，用鑷子夾取砝碼和移動游碼.當指針對準分度盤標尺的中央刻度線時.天平平衡，此時砝碼質量與稱量標尺上的示數之和，就是正方體物塊的質量.注意在稱量過程中不能調節平衡螺母.

（4）測量完畢后，要用鑷子夾取砝碼放回砝碼盒中.并整理器材.

2.用刻度尺測量正方體物塊邊長時的注意事項：

（1）測量時，刻度尺要放正對齊物塊一條邊，有刻度的一邊緊貼正方體物塊.如果刻度尺零刻度線磨損，可以從后面沒有磨損的刻度線開始進行測量.

（2）讀數時始終保持刻度尺與正方體物塊的邊平行.視線與尺面垂直.

（3）讀數時估讀到分度值的下一位，并及時在紙上記錄數據.

（4）為了使測量的數據更加精確，應該選用分度值較小的刻度尺進行測量.同時應該進行多次測量取平均值.

拓展延伸

1.本次實驗所測量的是正方體物塊對水平桌面的壓強.正方體的12條邊均相等，底面為正方形，因此只需要測量一條邊的長度就可以計算出正方體的底面積.如果測量的是長方體物塊，就需要用刻度尺分別測量出底面的長和寬.再計算出底面積大小.

2.物體對水平桌面的壓力等于其所受重力，也可以通過彈簧測力計來測量，但是由于物塊不易掛在彈簧測力計上.我們可以選擇用輕繩將物塊拴在彈簧測力計上測量.

3.我們這次所測量的是物塊對水平面的壓強.如果將水平面傾斜.那么物塊對斜面的壓強大小有什么變化呢？由于物塊和斜面的接觸面積不變.因此我們只要知道物塊對斜面壓力的變化情況就可以判斷壓強的變化，當水平面傾斜時，物塊對斜面的壓力小于物塊所受的重力，故物塊對斜面的壓強變小.在未來高中階段，同學們就可以很容易知道其中的推導過程.

責任編輯 林洋

本期《嘟嘟闖關記》參考答案

1.火車開過來時，會帶動周圍的空氣快速流動。根據流體壓強與流速的關系可知，火車附近空氣流速大，壓強小.若人站在黃線以內，離火車太近，則可能會被“推”向火車，發生事故。

2.車輪轉動時，車輪下方泥土會被車輪甩出，導致汽車越陷越深.鋪上一些石塊和草，不僅可以增大摩擦力.還可以防止汽車越陷越深.

3.帶魚是海洋深水魚，深海中的壓強遠大于一般淺水中的壓強.帶魚本身可以承受深海中的壓強.如果被捕到岸上，帶魚肚子中的一些器官會因外部壓強減小而膨脹，甚至爆裂，所以帶魚離開水時會死掉，市場上沒有賣活帶魚，