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$解:​(1)G_象=m_象g=1.6×10^3\ \mathrm {kg}×10\ \mathrm {N/kg}=1.6×10^4\ \mathrm {N}​$
$​ G_人=m_人g=52\ \mathrm {kg}×10\ \mathrm {N/kg}=520\ \mathrm {N}​$
$​ (2)p_象=\frac {G_象}{S_象}=\frac {1.6×10^4\ \mathrm {N}}{4×400×10^{-4}\ \mathrm {m^2}}=10^5\ \mathrm {Pa}​$
$​ p_人=\frac {G_人}{S_人}=\frac {520\ \mathrm {N}}{2×13×10^{-4}\ \mathrm {m^2}}=2×10^5\ \mathrm {Pa} ​$
$​ p_象\lt p_人,​女士会在沙地上陷得更深$
$解:G=mg=60\text{kg}×10\text{N/kg}=600\text{N}$
$躺在硬板床上时,对床的压强$
$p_1=\frac G{S_1}=\frac {600\text {N}}{0.1\text {m}^2}=6000\text {Pa}$
$躺在弹簧软床上时,对床的压强$
$p_2=\frac G{S_2}=\frac {600\text {N}}{0.4\text {m}^2}=1500\text {Pa}$
$躺在弹簧软床上时,压强小一些,人就感觉舒服$
【分析】
(1) 计算重力可直接利用重力公式$G=mg$,只需将大象和女士的质量、$g$的值代入公式即可,注意大象的质量单位需换算为千克。
(2) 判断谁在沙地上陷得更深,实质是比较两者对沙地的压强大小,压强越大压力作用效果越明显,陷得越深。静止站立时对地面的压力等于自身重力,再结合压强公式$p=\frac{F}{S}$计算压强,计算时要明确大象是四只脚、女士是两只脚与地面接触,同时注意接触面积的单位换算。
【解析】
(1) 计算大象和女士的重力:
已知$m_{象}=1.6\ \mathrm{t}=1.6×10^3\ \mathrm{kg}$,$m_{人}=52\ \mathrm{kg}$,$g=10\ \mathrm{N/kg}$。
根据重力公式$G=mg$:
大象所受重力:
$G_{象}=m_{象}g=1.6×10^3\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=1.6×10^4\ \mathrm{N}$
女士所受重力:
$G_{人}=m_{人}g=52\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=520\ \mathrm{N}$
(2) 计算压强并比较压力作用效果:
静止站立时,对沙地的压力等于自身重力,即$F_{象}=G_{象}$,$F_{人}=G_{人}$。
大象的受力面积:$S_{象}=4×400\ \mathrm{cm^2}=1600×10^{-4}\ \mathrm{m^2}=0.16\ \mathrm{m^2}$
女士的受力面积:$S_{人}=2×13\ \mathrm{cm^2}=26×10^{-4}\ \mathrm{m^2}=2.6×10^{-3}\ \mathrm{m^2}$
根据压强公式$p=\frac{F}{S}$:
大象对沙地的压强:
$p_{象}=\frac{F_{象}}{S_{象}}=\frac{1.6×10^4\ \mathrm{N}}{0.16\ \mathrm{m^2}}=10^5\ \mathrm{Pa}$
女士对沙地的压强:
$p_{人}=\frac{F_{人}}{S_{人}}=\frac{520\ \mathrm{N}}{2.6×10^{-3}\ \mathrm{m^2}}=2×10^5\ \mathrm{Pa}$
因为$p_{象}<p_{人}$,压强越大压力作用效果越明显,所以女士会在沙地上陷得更深。
【答案】
(1) 大象所受重力为$\boldsymbol{1.6×10^{4}\ \mathrm {N}}$,女士所受重力为$\boldsymbol{520\ \mathrm {N}}$;
(2) 女士会在沙地上陷得更深。
【知识点】
重力的计算;压强的计算;压力作用效果的影响因素
【点评】
本题考查重力与压强的综合计算,需明确站立时的受力面积,计算过程中注意单位统一,通过压强大小判断压力作用效果,将物理知识与实际现象结合。
【难度系数】
0.6
【分析】
要说明睡在弹簧软床上更舒服的原因,需先明确人对床的压力等于自身重力,第一步先计算人的重力;然后根据压强公式$p=\frac{F}{S}$(此处压力$F$等于重力$G$),分别计算人在硬板床上和弹簧软床上对床的压强;最后比较两个压强的大小,压强越小,压力作用效果越不明显,人就会感觉更舒服。
【解析】
1. 计算人的重力:
$G=mg=60\mathrm{kg}×10\mathrm{N/kg}=600\mathrm{N}$
2. 躺在硬板床上时,人对床的压力等于自身重力,即$F_1=G=600\mathrm{N}$,则对床的压强:
$ p_1=\frac {F_1}{S_1}=\frac {600\mathrm{N}}{0.1\mathrm{m}^2}=6000\mathrm{Pa}$
3. 躺在弹簧软床上时,人对床的压力等于自身重力,即$F_2=G=600\mathrm{N}$,则对床的压强:
$ p_2=\frac {F_2}{S_2}=\frac {600\mathrm{N}}{0.4\mathrm{m}^2}=1500\mathrm{Pa}$
4. 比较可知$p_2 < p_1$,压强越小,人体受到的压力作用效果越不明显,因此睡在弹簧软床上更舒服。
【答案】
睡在弹簧软床上时人对床的压强更小,压力作用效果更弱,所以更舒服。
【知识点】
重力的计算、压强的计算、压强与压力作用效果的关系
【点评】
本题结合生活实际,考查重力公式和压强公式的应用,通过定量计算比较压强大小,帮助理解压强对人体舒适度的影响,题型基础,贴近生活。
【难度系数】
0.8