压力与物体的形状有关吗

通过学习压力和压强的知识，章丽知道压力和物体的重力的关系：只有当物体自由地放置在水平面上时，物体对水平面的压力才等于物体的重力。而现实生活中，物体并不总是水平放置的，更多的时候是放在斜面上，那么放在斜面上的物体对斜面的压力等不等于物体的重力呢？斜面上受到的压力跟斜面的倾斜程度有什么关系呢？

晓东小组决定通过实验来探究，他们找老师借了一个100克的砝码，先用双面胶把这个100g的砝码固定在50cm长的一根弹性薄钢片上，将钢片的左端固定在桌子的一端，另一端用手拿着，让钢尺水平，这时他们发现钢尺发生了明显的弯曲，如图1所示。杨柳认为钢尺的弯曲程度反应了压力的作用效果，因为压力的作用效果就是表现在使物体发生形变，用一个容易发生形变的钢尺更明显地表现出压力的作用，此时运用了  ①  法。如果钢尺的弯曲程度越大，说明压力就越大，反之则说明压力越小。

接着，杨柳缓缓抬起钢片的右端，与水平方向成一定夹角，发现钢尺弯曲的程度比上一次小一些，如图2所示。李铭认为这时钢尺受到压力应该减轻了，因为钢尺的形变程度变小了。

杨柳继续抬高钢尺的右端，增大钢片与水平方向的夹角，近一步发现钢尺的弯曲程度比前二次更小，如图3所示。章丽认为这次钢尺受到的压力更小，因为钢尺的形变程度比前二次更小。

由此他们分析：因为是同一个砝码，在同一地方其重力是不改变的，而钢尺的形变却不同，说明同一物体对斜面的压力不同，而且压力肯定不等于重力。

进一步得出：斜面上的物体对斜面的压力随斜面倾斜程度的增大而  ②

的结论。

他们继续推理：如果继续增大斜面倾斜程度，直到与水平方向垂直，则物体对斜面的压力可能为   ③   。

那么，斜面受到的压力除了跟斜面倾斜程度有关系外，还跟什么因素有关呢？杨柳提出了一个新问题。

晓东脱口而出：“肯定还有物体的质量吧！”于是他们到实验室找老师又借出一个200克的砝码。

按照刚才的方法把砝码固定，重复刚才的三个步骤，发现第4次比第1次时的钢尺的形变程度更厉害；第5次比第2次时的形变程度大，第6次比第3次时的形变程度大。通过比较分析，说明放在斜面上的物体对斜面产生的压力跟物体的质量有关系，在斜面倾斜程度相同时，物体的质量越大，对斜面产生的压力就越 ④   。

李铭继续琢磨：“既然水平面和斜面承受压力的作用效果不一样，那么是不是能够说明物体承受压力的能力跟承受面的形状有关呢？”同学们都无法解答，于是去询问老师，老师给他们做了一个演示实验：

老师从抽屉里拿出一张较硬的纸片，将两摞较厚的书比一比高低，让两摞书一样的厚放在桌面上，让两摞书中间留一些间隙，然后把硬纸片搭在两摞书之间，接着把200克的砝码放上面，结果发现砝码一放上去，硬纸片就从中间发生了较大的形变陷了下去。

接着老师继续演示：把硬纸片弯成一个拱形门卡在两摞书之间，再将砝码放上去，结果发现拱形门的硬纸片形状几乎没有发生变化。

“为什么同样大小的压力会产生不同的作用效果呢？”

老师跟他们解释：当物体水平放在一个平面上时，对纸张产生了压力，这个压力的受力点在纸张的中心位置上，这时重力得不到分散，从而使压力都集中作用在该点，因此该点受到的压力就大，从而使纸张发生较大的形变；而做出拱形后，则拱形的受力点看似只有一个，实际上拱形两边的支脚都受到了力，能够将压力有效地进行分散，这样就可以承受较大的重力。原来物体能承受压力的能力真的跟物体的形状有关啊！

老师询问同学们：大家在生活中看到这种现象的应用没有？你看见过没有，请你帮助他们举出一个例子来：   ⑤   。

参考答案：①转换②减小③0④大⑤许多桥梁都造成向上弯曲的拱形（或古老的城墙门造成向上弯曲的拱形）