例题 01 两脚站立的压强 知识清单附录·改编核算
题目
一名学生质量50 kg,两脚站立静止,每只脚与地面接触面积130 cm²。取g=10 N/kg,估算他对地面的压强,并说明为什么不能只用一只脚的面积。
答案与解析
解析
静止且竖直只有重力和地面支持时,压力约为。两脚总面积260 cm²,即0.026 m²。,数量级约。
本题结论
约1.9×10⁴ Pa,可估为2×10⁴ Pa;必须合计两只脚的面积。
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估测不是猜一个熟悉的数字。先找同类对象作参照,再用单位换算和物理关系复核;“约”表示合理尺度,不能取代实际测量、产品铭牌或个人差异。
| 对象或量 | 参考尺度 | 条件提醒 |
|---|---|---|
| 普通一张纸厚度 | 约0.1 mm,即10−4m | 纸张类型不同会变化 |
| 头发直径 | 约70 μm | 只作数量级参照 |
| 成年人腿长 | 约1 m | 个体差异明显 |
| 课桌高度 | 约0.8 m | 不同桌型不同 |
| 普通教室长 | 约8 m | 不是所有教室的统一尺寸 |
| 住宅一层楼高 | 约3 m | 建筑类型不同 |
| 一类课本长、宽 | 约25.5 cm、18.5 cm | 约四分之一米、五分之一米,不是版本统一标准 |
| 步行速度 | 约1~1.5 m/s | 常见日常步行,1.1 m/s是其中一个参照 |
| 自行车速度 | 约3~5 m/s | 不是速度限值或骑行建议 |
| 中学生长跑速度 | 约5 m/s量级 | 与人、距离、阶段有关 |
| 小汽车行驶速度 | 约20 m/s量级 | 仅作题中估测,不是道路限速 |
| 一小时 | 3600 s | 单位换算关系,不是估值 |
| 一光年 | 约9.46×1015m | 长度,不是时间 |
| 对象或量 | 参考尺度 | 可交叉核验的关系 |
|---|---|---|
| 一枚常见一元硬币 | 约6 g | 版本不同,不能当精确标准质量 |
| 一个鸡蛋 | 约50 g | 两个约0.1 kg,重力约1 N |
| 一瓶矿泉水 | 约500 g | 对应常见约500 mL装水量,瓶规格不同 |
| 一名中学生 | 约50 kg | 重力约500 N,体积约0.05 m³,是估测对象模型 |
| 鸡蛋、人体平均密度 | 约1.0×103kg/m3 | 约1 g/cm³,不表示内部各部分一样 |
| 单只脚底接触面积 | 约130 cm² | 两脚站立要用两脚合计接触面积 |
| 普通教室体积 | 约180 m³量级 | 用长、宽、高相乘复核 |
| 报纸平放对桌面压强 | 约0.5 Pa | 与纸张面密度、平放条件有关 |
| 砖块平放压强 | 约103Pa | 改摆放方向会改变受力面积 |
| 中学生两脚站立压强 | 约2×104Pa | 用体重与两脚面积核算,不是每人精确同值 |
| 设备 | 常见教材参照 | 边界 |
|---|---|---|
| 计算器 | 电流约100 μA,功率约0.5 mW | 对应某类工作状态,两值不是所有型号的固定配对 |
| 家庭节能灯 | 电流约0.1 A,功率约20 W | 不是所有照明灯,更不是所有LED灯的固定值 |
| 家用空调 | 电流约5 A,功率约1000 W | 型号、模式和工作阶段会改变输入 |
| 电热水壶 | 功率约1000 W | 只作千瓦级参照 |
| 电吹风机 | 功率约500 W | 挡位、产品不同可相差较大 |
| 液晶电视机 | 功率约100 W | 屏幕与工作模式有关 |
| 台式计算机 | 功率约200 W | 负载不同,实际功率并不恒定 |
| 教材参照 | 怎样使用 |
|---|---|
| 人体温度约37℃ | 仅作热学估测参照,不据此单独判断健康状况 |
| 感觉舒适温度约25℃ | 受衣着、活动、湿度和个人差异影响,不是人人相同 |
| 传统体温计量程35~42℃ | 认实际器材标注,其他温度计未必如此 |
| 听觉频率约20~20000 Hz | 入门范围,个体、年龄、声强等条件不同 |
| 区分回声的时间间隔约0.1 s | 教学近似界限,还与声音和听觉条件有关 |
| 休息50 dB、学习70 dB等常见教材参照 | 不作为具体场所、时段的法定噪声标准,也不作为个人损伤阈值 |
标准大气压下纯冰水混合物约0℃、纯水沸点100℃,以及声速、光速、电学标称值,见常用数值与条件。
题目
一名学生质量50 kg,两脚站立静止,每只脚与地面接触面积130 cm²。取g=10 N/kg,估算他对地面的压强,并说明为什么不能只用一只脚的面积。
解析
静止且竖直只有重力和地面支持时,压力约为F=mg=500N。两脚总面积260 cm²,即0.026 m²。p=F/S=500/0.026≈1.9×104Pa,数量级约2×104Pa。
本题结论
约1.9×10⁴ Pa,可估为2×10⁴ Pa;必须合计两只脚的面积。
题目
一个鸡蛋质量约50 g。取g=10 N/kg,静止托住两个鸡蛋需多大总支持力?若突然加速举起,是否仍一定等于这个值?
解析
两蛋总质量约100 g,即0.1 kg。G=mg≈0.1×10=1N。静止托住时手的总支持力与重力平衡;若突然加速举起,不可直接沿用等大结论。
本题结论
静止托住时总支持力约1 N;加速举起时不一定。
题目
将一张纸厚约10−4m换成mm;将课本长25.5 cm、宽18.5 cm换成m。
解析
10−4m=0.1mm;25.5 cm=0.255 m,18.5 cm=0.185 m。前者是薄片厚度,后两者是书边长度,数量级不同。面积若用厘米换米,系数还要平方。
本题结论
纸厚约0.1 mm;课本长约0.255 m、宽约0.185 m。
若相差多个数量级,先查单位和平方、立方系数;若同属合理范围,再核具体对象与状态。不能因为不同型号用电器不等于表中某个数,就认定测量必错。
题目
某台电脑实际工作功率不是200 W。小明据生活参照表断言“测量一定错了”,并把200 W称为电脑一天消耗的电能。两处判断有什么问题?
解析
教材200 W只是某类台式电脑的工作数量级参照,不能替代实际铭牌与测量。电能还取决于使用时间和功率随时间变化;把W直接写成kW·h也混淆了物理量。
本题结论
不能据此判测量错误;需要设备与工作状态,功率也不等于累计电能。