Mở đầu SGK Giải Vật Lí 10 Cánh diều Bài 4 (trang 61): Tượng phật Di Lặc tại chùa Vĩnh Tràng (Mỹ Tho, Tiền Giang) là một trong những tượng phật khổng lồ nổi tiếng thế giới. Tượng cao 20 m và nặng 250 tấn. Có loại cân nào giúp “cân” bức tượng để có được số liệu trên?
Không có loại cân nào có thể cân được khối lượng lớn như vậy.
Người ta tính toán được số liệu trên bằng cách:
+ Tính thể tích V khuôn đúc tượng từ đó suy ra thể tích của bức tượng.
+ Sử dụng công thức về khối lượng: với ρ là khối lượng riêng của đồng dùng để làm tượng.
I. Khối lượng riêng
Vận dụng 1 SGK Giải Vật Lí 10 Cánh diều Bài 4 (trang 61): Tính khối lượng của một khối đá hoa cương dạng hình hộp chữ nhật có kích thước 2,0 m x 3,0 m x 1,5 m.
Trả lời: Thể tích của khối đá hoa cương có dạng hình hộp chữ nhật là: V = 2.3.1,5 = 9 (m3)
Khối lượng của viên đá hoa cương là: m=ρ.V = 2750.9= 24750(kg)
II. Áp suất
Câu hỏi 1 SGK Giải Vật Lí 10 Cánh diều Bài 4 (trang 62): Chứng tỏ rằng áp lực do người đang đứng yên trên sàn tác dụng lên sàn có độ lớn bằng trọng lượng của người đó.
Trả lời:
Khi đứng yên trên mặt sàn, bàn chân người đã tác dụng áp lực lên sàn. Lực này tác dụng lên mọi điểm thuộc diện tích bị ép giữa bàn chân và mặt sàn. Áp lực và trọng lực có chiều ngược nhau và người đứng yên trên sàn nên áp lực và trọng lực có độ lớn như nhau
=> Áp lực có độ lớn bằng trọng lượng.
Câu hỏi 2 SGK Giải Vật Lí 10 Cánh diều Bài 4 (trang 62): So sánh độ lớn áp lực, diện tích bị ép của trường hợp (2), (3) với trường hợp (1) (hình 4.2). Từ độ lún của bột trong các trường hợp, chỉ ra mối liên hệ giữa áp suất với áp lực và diện tích bị ép.
Trả lời:
Ta thấy: Ở hình 1 là 1 vật được đặt nằm ngang, hình 2 là 2 vật đặt chồng lên nhau và đặt nằm ngang, độ lún sâu hơn ở hình 1, hình 3 là 1 vật đặt dựng đứng.
⇒ Khối lượng vật ở (2) lớn hơn khối lượng vật ở (1); khối lượng vật ở (1) = khối lượng vật ở (3).
Suy ra:
- Độ lớn áp lực: trường hợp (2) lớn hơn trường hợp (1); trường hợp (3) = trường hợp (1)
- Diện tích bị ép: trường hợp (2) = trường hợp (1); trường hợp (3) < trường hợp (1).
⇒ Mối liên hệ giữa áp suất với áp lực và diện tích bị ép:
+ Cùng với một diện tích bị ép như nhau, áp lực càng lớn thì độ lún càng lớn hay áp suất càng lớn.
+ Cùng với một độ lớn áp lực, diện tích bị ép càng lớn thì tác dụng của áp lực lên diện tích đó càng nhỏ hay áp suất càng nhỏ.
Câu hỏi 3 SGK Giải Vật Lí 10 Cánh diều Bài 4 (trang 62): Từ định nghĩa đơn vị lực, hãy chứng tỏ: 1 Pa = 1 N/m2
Trả lời:
Từ biểu thức p=F/ S ta có đơn vị của P là Pa, của F là N và của S là m2
=> 1 Pa = 1N/1m2.
=> Pa= N/m
Luyện tập SGK Giải Vật Lí 10 Cánh diều Bài 4 (trang 62): Ước tính áp suất do một người tạo ra trên sàn khi đứng bằng cả hai chân
Lời giải:
Áp suất do mỗi người tạo ra là khác nhau, các em tự ước tính
Hướng dẫn cách ước tính áp suất:
+ Tính độ lớn áp lực của người đó lên mặt sàn, F = m.g
+ Tính diện tích bàn chân của người đó lên mặt sàn
+ Sau đó áp dụng biểu thức tính áp suất
III. Áp suất chất lỏng
Câu hỏi 4 SGK Giải Vật Lí 10 Cánh diều Bài 4 (trang 63): Chứng tỏ rằng chênh lệch áp suất Δp giữa hai điểm trong chất lỏng tỉ lệ thuận với chênh lệch độ sâu Δh của hai điểm đó
Trả lời:
Áp suất chất lỏng tại điểm có độ sâu h1:
Áp suất chất lỏng tại điểm có độ sâu h2:
Độ chênh lệch áp suất giữa 2 điểm trên:
Δp = p2−p1 = (po+ρgh2) − (po+ρgh1) = ρg(h2−h1) = ρgΔh
Chứng tỏ rằng chênh lệch áp suất giữa hai điểm trong chất lỏng tỉ lệ thuận với chênh lệch độ sâu của hai điểm đó.
Vận dụng 2 SGK Giải Vật Lí 10 Cánh diều Bài 4 (trang 64): Hãy thảo luận để thiết kế mô hình ứng dụng hiểu biết sự phụ thuộc của áp suất chất lỏng vào độ sâu
Lời giải:
Mô hình như hình vẽ, nguyên liệu bao gồm:
+ 1 ống chứa khí
+ Thước đo
+ Thước đo
Cách đo:
Đổ nước vừa đủ từ từ vào ống chứa khí và quan sát, sau đó đặt thước kẻ vào đo chiều cao của lượng nước trong ống chứa khí
Ta thấy mực nước trong nhánh nối với ống chứa khí thấp hơn mực nước trong nhánh thông với không khí bên ngoài nên áp suất của khí trong ống cao hơn áp suất khí quyển.