“壓強”一節(jié)的教學探索

壓強的概念是貫穿本章的核心概念，是本章后三節(jié)的基礎(chǔ)。教材的編寫遵循從生活走向物理，從物理走向社會的規(guī)律。壓力和壓強的概念及培養(yǎng)學生研究問題和應(yīng)用物理知識解決實際問題的能力是本節(jié)教學的重點；壓強的概念和用壓強知識解釋和解決問題是本節(jié)的教學難點。理解壓強概念除了認識壓力產(chǎn)生的效果跟壓力大小有關(guān)、跟受力面積大小有關(guān)外，要讓學生認識到能直接表示壓力的作用效果的是單位面積上受到的壓力，即壓強。我在這節(jié)課的教學中就壓力和重力的區(qū)別、壓強概念的建立和壓強知識的應(yīng)用做了以下幾方面的探討。

一、用有趣的實驗導入新課

在這節(jié)課開始時先做了這樣的實驗：從講臺桌里拿出一個空抽屜（抽屜開口上方事先蒙上一張紙），然后拿一塊磚塊平放在抽屜上方的紙上，紙張雖然往下凹陷但沒有捅破，接著把磚塊輕輕地豎放在紙上，結(jié)果紙張被捅破了。為什么同樣的一塊磚用不同的放法會產(chǎn)生不同的效果呢？從而引入課題，使學生在好奇心理的驅(qū)使下進入聽課角色。（這個實驗的引入有利于學生理解物體被破壞的原因是壓強過大。）

二、壓力的概念、壓力與重力的區(qū)別

通過下面的插圖說明壓力是垂直作用在物理表面上的力，壓力與重力是兩個截然不同的力。但壓力有時與重力有關(guān)且相等，如圖1（甲）；有時有關(guān)但不相等，如圖1（乙）；有時與重力無關(guān)，如圖1（丙）。

（甲） （乙） （丙）

圖1

三、實驗探究：壓力的作用效果與哪些因素有關(guān)

1.按課本P137圖8—4做磚塊放在海綿狀泡沫塑料上的演示實驗，指導學生完成以下填空：當受力面積相同時，壓力越大，壓力的作用效果越明顯；當壓力相同時，受力面積越小，壓力的作用效果越明顯。

2.讓學生用鉛筆兩端分別在手掌上以不同的力按壓，觀察手掌凹陷程度，體會壓手掌時的感受。

3.通過以下的圖2說明壓力的作用效果不能用壓力的大小直接表示，也不能用受力面積的大小直接表示，但有一個物理量能直接表示壓力的作用效果，這就是單位面積上受到的壓力，即圖中的每平方毫米面積上受到的壓力，這個單位面積上受到的壓力越大，受力物理凹陷得越厲害，物理學中，把這個單位面積上所受的壓力的大小叫做壓強，對同一個受力物體的表面，受到的壓強越大，受力物理表面的凹陷就越深，因此，壓強（單位面積上受到壓力的大小）能直接表示壓力的作用效果。

（a） （b） （c）

圖2

4.指出桌面上放著粉筆盒、課本、墨水瓶等物體，它們分別對桌面都有向下的壓力，但各個物體下桌面的凹陷程度是不一樣的，這個肉眼是無法看出并進行比較的，但我們可以知道：只要分別計算各個物體分別對桌面的壓強（即桌面每平方毫米或每平方厘米面積上受到的壓力）大小就可以比較桌面各處的凹陷程度，其桌面受到壓強大的那部分凹陷得深些。

四、壓強的公式和計算

1.壓強公式的推導：既然壓強就是單位面積上受到的壓力，要求壓強，就是求出單位面積（即每平方毫米或每平方厘米或每平方分米或每平方米）上受到的壓力，因此，只要把物理表面上受到的壓力除以受到壓力的面積，就能求出壓強。如：100N的壓力作用在5m■面積上，要求壓強就求每平方米面積上受到的壓力，即把100N/5m■=20N/m■，這個20N/m■就是壓強，用p表示，它是由100N的壓力F除以5m■的面積S得到，即公式：p=F/S。壓強的單位由壓力的單位和面積的單位組成，寫成“N/m■”（即牛/米■）稱為帕斯卡，簡稱帕，符號是“Pa”。

2.壓強的計算：例，50kg的人站立在水平地面上，每只鞋跟地面的接觸面積為250cmm■，求這個人站立時對地面的壓強。

已知：m=50kg，S■=250cm■=250×10■m■，g=10N/kg

求：p

解：p=F/S=G/S=mg/2S■=50kg×10N/kg/2×250×10■m■=10■Pa

答：這個人站立時對地面的壓強為10■Pa。

五、如何增大和減小壓強

1.增大壓強：列舉日常生活中刀刃磨得鋒利、針和釘做得尖細都是為了減小（受力物體的）受力面積，在壓力一定的條件下增大（對受力物體的）壓強；而物體表面所能承受的壓強是一定的，當外力所給的壓強超過它所能承受的限度時，物體就會被破壞。課前的演示實驗中，磚塊豎放在紙張上，紙張被捅破就是因為磚塊對紙張的壓強已經(jīng)超過紙張所能承受的最大限度。

2.減小壓強：墻基造得比墻寬、鐵軌鋪在枕木上、滑雪時要穿上滑雪板，這些都是為了增大（受力物上的）受力面積，在壓力一定的條件下減小（對受力物的）壓強。

3.人體受到壓強和感受：書包帶背起來舒服，是因為增大了肩膀的受力面積，書包對肩膀的壓強減小了，所以感到舒服。坐沙發(fā)比坐板凳舒服，如圖3所示，首先要認識人受到的力（即支持力）是相同的，坐沙發(fā)時由于人體陷下去，臀部與沙發(fā)的接觸面積增大，這樣，沙發(fā)向上的支持力作用在臀部較大的面積上，人受到沙發(fā)向上的壓強較小，故感到舒服。

人坐板凳時 人坐沙發(fā)時

圖3