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愛迪生自然科學第 45 堂範例卷：壓力與液體壓力
本堂從作用力與受力面積建立壓力概念，再用液體深度、密度、連通管與帕斯卡原理分析生活裝置和計算題。
愛迪生自然科學第 45 堂：壓力與液體壓力
我的課程探索段位與個人檔案學習目標
學習目標
1. 能分辨作用力與壓力，並以受力面積判斷壓力大小。
2. 能使用壓力公式完成不同接觸面與多支點計算。
3. 能由液體密度與自液面量下的深度判斷液體壓力。
4. 能運用連通管與帕斯卡原理解釋水位、液柱與水壓機。
觀念
觀念一：壓力與受力面積
想像同一隻手分別用掌面與指尖壓海綿：作用力可以一樣，但指尖把力集中在較小面積，凹痕就更深。壓力是單位面積承受的作用力，。解題先問『題目要的是力還是壓力？』，再找總作用力與真正接觸的面積；同一物體換面擺放時，重量不變，接觸面積愈小，壓力愈大。
高跟鞋壓痕 例題 1
若穿高跟鞋在剛鋪好的柏油路上走路，會留下明顯的凹痕；而穿平底鞋則不易留下凹陷。請問此情形與下列何種因素有關？(甲)人在穿高跟鞋時的重量會比較大；(乙)高跟鞋與地面接觸面積較小；(丙)人在穿高跟鞋時所產生之壓力較大；(丁)與鋪設柏油路的品質有關。
冰面分散重量 例題 2
小寒走在結冰的湖面上，突然發現腳下的冰層即將破裂，此時她該採取怎樣的方式，較為妥善？
壓力現象判斷 例題 3
有關壓力造成現象的敘述，下列何者錯誤？
壓力公式 例題 4
武俠小說中的南帝精通一陽指神功，南帝可利用一根手指頭撐起全身，若他的體重為 60 kgw，手指頭與地面的接觸面積為 4 cm² 則南帝對地面造成的壓力為多少 kgw／cm²
磅秤讀數與壓力 例題 5
小強雙腳站立在磅秤上，秤得其體重為60公斤重，且其雙腳與磅秤接觸總面積為500平方公分，若小強將其中一腳抬離磅秤，接觸面積減半，則磅秤測量到的體重和受到的壓力大小為下列何者？
腳印深淺判讀 例題 6
當我們站在沙灘上，看到同一處有一深、一淺的腳印，我們可以確定產生深腳印的原因是因為深腳印受到下列何者？
長方體接觸面 例題 7
密度為8g／cm³的長方體金屬塊，長、寬、高分別為5cm、4cm、3cm，分別以5cm×3cm平面、4cm×3cm平面、5cm×4cm平面放置桌面，則桌面所受壓力比為下列何者？
壓力單位 例題 8
下列何者不是壓力的單位？
三腳桌平均壓力 例題 9
質地均勻的三角桌重 20 kgw，桌上放一重量為 4 kgw 銅像，每一桌腳的底面積為 20 cm²，請問每一桌腳加在地面上的壓力為何？
立方體尺度與壓力 例題 10
有大小正立方體鐵塊各一，邊長各為2A與A，水平置於桌面，若小鐵塊對桌面產生的壓力為P，試問大鐵塊對桌面產生的壓力為何？
觀念
觀念二：液體壓力、連通管與帕斯卡原理
把一張薄膜壓進水裡，愈深處上方液柱愈高，膜受到的壓力就愈大；換成密度較小的酒精，要用更高的液柱才能壓出同樣效果。
液體壓力可用 判斷，深度要從液面向下量，與容器粗細、底面積或總水量無關。
相通的同種液體靜止時液面等高；密閉液體傳遞相同壓力時，水壓機滿足 。
連通管水位 例題 1
觀察家用的電熱水瓶水位高低時，不必打開瓶蓋，可直接從外表的長條視窗目測，此乃利用何種原理？
帕斯卡原理 例題 2
一油壓千斤頂，其圓形小活塞的截面直徑為 3.2 公分，圓形大活塞的截面直徑為 3.2 公尺。若在小活塞上施以 160 公克重的力，則大活塞上舉的力為多少公斤重？
液體深度與壓力 例題 3
在水桶中測量靠近水面與靠近底部的液體壓力，發現底部液體壓力較大。其原因為何？
U 形管液柱平衡 例題 4
一 U 形管的截面積為 1cm²，內裝有密度為 13.6g∕cm³ 的水銀，兩端水銀面等高，今在右端玻璃管加入高為 6.8cm 且密度為 1.0g∕cm³ 的水，如附圖所示，則左端玻璃管水銀面高度 h 為多少 cm？
液面下孔洞受力 例題 5
一大水桶裝水，在液面下 60 公分處一個 4 cm² 的小洞，欲用手堵住以防水流出，估計至少需用力多少 gw？
海水深度與壓力 例題 6
海水密度為1.03公克／立方公分，當一個潛水者潛入海面下20公尺時，他的身體所承受海水壓力為多少公斤重／平方公尺？
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