【分析】
要探究人站在地面和行走时对地面的压强是否相同,首先回忆压强的计算公式$p=\frac{F}{S}$,压强由压力和受力面积共同决定。人站在水平地面和行走时,对地面的压力都等于自身重力,因此压力$F$是相等的。接下来分析受力面积:站立时双脚与地面接触,行走时单脚与地面接触(交替),行走时的受力面积更小。根据公式,当$F$不变时,$S$越小,压强$p$越大,所以可猜想:人在水平地面行走时对地面的压强大于站立时的压强。
实验设计需用到控制变量法(控制压力相同)和转换法(通过海绵凹陷程度反映压强大小),步骤要清晰,通过对比两种情况下海绵的凹陷程度来验证猜想。
【解析】
猜想:
人在水平地面上行走时对地面的压强大于站立时对地面的压强。
实验方案:
1. 实验器材:一块海绵(或易形变的泡沫板)、体重计(可选,用于确认压力相同)。
2. 实验步骤:
(1)将海绵平放在水平地面上;
(2)人双脚平稳站立在海绵上,观察并记录海绵的凹陷程度;
(3)保持人在海绵上方,缓慢在海绵上行走,观察并记录行走时海绵的凹陷程度;
(4)对比两次海绵的凹陷程度。
3. 现象与结论:
若行走时海绵的凹陷程度比站立时更深,说明行走时人对地面的压强大于站立时的压强,猜想正确;若凹陷程度相同,则压强相同,猜想错误。
【答案】
猜想:人在水平地面上行走时对地面的压强大于站立时对地面的压强。
实验方案:
1. 器材:海绵、体重计(可选);
2. 步骤:①把海绵放在水平地面上;②人双脚站立在海绵上,观察海绵凹陷程度;③人在海绵上行走,观察海绵凹陷程度;④对比两次凹陷程度;
3. 结论:若行走时海绵凹陷更深,则行走时压强更大,猜想成立;否则猜想不成立。
【知识点】
压强的影响因素、转换法、控制变量法
【点评】
本题考查压强公式的应用及实验探究能力,通过贴近生活的情境,引导学生运用控制变量法和转换法设计实验,帮助学生理解压强与受力面积的关系,提升解决实际问题的能力。
【难度系数】
0.6