初中物理壓強(qiáng)概念教學(xué)的實(shí)踐探索

左振軍+景景

摘 要：壓強(qiáng)是個(gè)抽象的概念，為了讓學(xué)生更好地理解壓強(qiáng)，筆者在教學(xué)中運(yùn)用定性與定量相結(jié)合的方法，最大限度地增加學(xué)生的感性體驗(yàn)與理性分析，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，促進(jìn)學(xué)生思維的發(fā)展和課堂的參與性，使學(xué)生 “知其然”還“知其所以然”。

關(guān)鍵詞：壓強(qiáng)；壓力；創(chuàng)新；自制

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2018）1-0073-3

蘇科版八年級(jí)下冊(cè)第十章第一節(jié)《壓強(qiáng)》，是繼力的概念后更為抽象的概念，該內(nèi)容不僅是力學(xué)知識(shí)的延伸，還是后續(xù)液體壓強(qiáng)、氣體壓強(qiáng)、浮力等知識(shí)的鋪墊。在教學(xué)中若運(yùn)用定性與定量相結(jié)合的方法，最大限度地增加學(xué)生的感性體驗(yàn)與理性分析，可讓學(xué)生更好地建立起壓強(qiáng)的概念。

1 趣味實(shí)驗(yàn)，引入新課

活動(dòng)一：一個(gè)紙杯倒置在桌面上，用手可以輕松將它壓癟；多個(gè)紙杯放在地面上，木板平鋪其上，先請(qǐng)一個(gè)學(xué)生站在木板上，紙杯未被壓癟，再請(qǐng)一個(gè)學(xué)生站在木板上，紙杯仍未被壓癟。

師：上述活動(dòng)中，一個(gè)紙杯輕易被壓癟，而多個(gè)紙杯卻可承受相當(dāng)于兩個(gè)人重力的壓力，這是為什么呢？學(xué)完這節(jié)課，就知道了。

評(píng)析：一個(gè)紙杯被手輕易壓癟是學(xué)生已有的認(rèn)知，而多個(gè)紙杯卻可站人，引起了學(xué)生的認(rèn)知沖突。接著，教師并沒(méi)有停止這種沖突，而是讓兩位學(xué)生站在木板上，紙杯仍未被壓癟，加劇了學(xué)生的認(rèn)知沖突，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生帶著思考進(jìn)入本堂課的學(xué)習(xí)。

2 感性認(rèn)識(shí)，壓力定義得出

活動(dòng)二：學(xué)生按壓鋼鋸條，邊觀察邊思考。

自制教具：兩端有插孔的木板，將鋼鋸條放在插孔上（如圖1）。

問(wèn)題1：用手按壓鋼鋸條，被按壓的鋼鋸條如何變化？

問(wèn)題2：根據(jù)變化，判斷壓力方向。

問(wèn)題3：壓力變大，又有何新發(fā)現(xiàn)？

[學(xué)生活動(dòng)并匯報(bào)]

生：手壓鋼鋸條時(shí)，鋼鋸條發(fā)生了形變，鋼鋸條向下凹陷，可知壓力方向向下；當(dāng)壓力變大時(shí)，鋼鋸條形變程度變大。

師：現(xiàn)在在手壓物體的表面若添加一條輔助線，可發(fā)現(xiàn)壓力都垂直作用于受力物體的表面。

評(píng)析：學(xué)生根據(jù)所給器材的親手體驗(yàn)，從鋼鋸條的水平、傾斜、豎直三種不同放置方式，明確了壓力方向；從三個(gè)問(wèn)題答案的得出，找到了共性，得出壓力的定義。

3 探究壓力的作用效果的影響因素

活動(dòng)三：感受壓力的作用效果。

改裝教具：

（1）裝有沙土的小桶，小桶的提手除了塑料寬帶外，還有用細(xì)銅絲做成的提手；

（2）筆尾粘有釘帽的鉛筆。

學(xué)生活動(dòng)：用手指分別提塑料寬帶和細(xì)銅絲；用手指按壓鉛筆筆尖和筆尾。

問(wèn)題1：手指感覺(jué)有什么不同？

問(wèn)題2：什么原因?qū)е率种父杏X(jué)不同？

[學(xué)生活動(dòng)并匯報(bào)]

生：手提寬帶，不痛；手提細(xì)銅絲，痛。（原因：手提寬帶時(shí)，受力面積大；手提細(xì)銅絲，受力面積小。）手壓筆尖時(shí)，痛；手壓筆尾時(shí)，不痛。（原因：手壓筆尖時(shí)，受力面積小；手壓筆尾時(shí)，受力面積大。）

師：當(dāng)物體受到壓力時(shí)，有些物體會(huì)彎曲、凹陷，作用在手上會(huì)較痛，原因是手發(fā)生了形變，這里物體的形變可稱為壓力的作用效果。

過(guò)渡：你認(rèn)為壓力的作用效果與什么因素有關(guān)？

生：壓力大小，受力面積。

評(píng)析：要研究壓力的作用效果，先要明確什么是壓力的作用效果，如何顯示壓力的作用效果。該活動(dòng)利用對(duì)比體驗(yàn)突破了這一難點(diǎn)，為下面的探究埋下伏筆。

活動(dòng)四：定性認(rèn)識(shí)壓力的作用效果的影響因素。

器材：沙土，壓力小桌（木板當(dāng)作桌面，釘尖當(dāng)作桌腳），砝碼。

問(wèn)題1：選什么器材顯示壓力的作用效果？

問(wèn)題2：該探究實(shí)驗(yàn)的研究方法是什么？

問(wèn)題3：如何設(shè)計(jì)方案？

[學(xué)生討論并設(shè)計(jì)方案]

[學(xué)生上講臺(tái)，邊實(shí)驗(yàn)邊講解]

結(jié)論：當(dāng)受力面積相同時(shí)，壓力越大，壓力的作用效果越明顯；當(dāng)壓力相同時(shí)，受力面積越小，壓力的作用效果越明顯。

評(píng)析：該實(shí)驗(yàn)部分利用所給器材進(jìn)行定性研究，難點(diǎn)在于運(yùn)用控制變量法設(shè)計(jì)方案。教師通過(guò)學(xué)生討論，降低了該方案設(shè)計(jì)的難度，有的學(xué)生除設(shè)計(jì)方案外，還設(shè)計(jì)了如下表格（表1）。

從表格中的A、B可以看出：受力面積相同時(shí)，壓力越大，壓力的作用效果越明顯；從表格中的B、C可以看出：壓力相同時(shí)，受力面積越小，壓力的作用效果越明顯。

活動(dòng)五：定量研究壓力的作用效果的影響因素

自制教具：（1）4臺(tái)改編程序后的電子秤，可測(cè)出物體對(duì)秤盤的壓力（如圖2）。

（2）用陶泥制成柱形物體A（長(zhǎng)：10 cm，寬：10 cm，高：8 cm）；柱形物體B（長(zhǎng)：20 cm，寬：10 cm，高：4 cm）；柱形物體C（長(zhǎng)：20 cm，寬：20 cm，高：2 cm）。

步驟：（1）設(shè)A物體的底面積為S，B物體的底面積為2S，C物體的底面積為4S；

（2）將A物體放在④號(hào)秤盤上，讀出對(duì)應(yīng)顯示器上的示數(shù)為19 N（如圖3）；

（3）將B物體放在③④號(hào)秤盤上，讀出對(duì)應(yīng)顯示器上的示數(shù)分別為11 N、8 N；

（4）將C物體放在①②③④號(hào)秤盤上，讀出對(duì)應(yīng)顯示器上的示數(shù)分別為4 N、5 N、5 N、5 N；

（5）將C物體放在①②③④號(hào)秤盤上，并在上方上放A物體，讀出對(duì)應(yīng)顯示器上的示數(shù)分別為10 N、10 N、9 N、9 N（如圖4）。

師：顯示器顯示的示數(shù)由原來(lái)的1個(gè)，變成2個(gè)，最后變成4個(gè)，而顯示器中的示數(shù)卻變小了。若設(shè)1個(gè)秤盤的面積為基準(zhǔn)面積，由步驟（2）（3）（4）可知，當(dāng)壓力相同時(shí)，受力面積越小，分?jǐn)偟矫總€(gè)基準(zhǔn)面積上的壓力變大，壓力的作用效果越明顯；由步驟（4）（5）可知，當(dāng)受力面積相同時(shí)，壓力越大，分?jǐn)偟矫總€(gè)基準(zhǔn)面積上的壓力越大，壓力的作用效果越明顯。

過(guò)渡：若壓力不同，受力面積也不同，該如何比較？

[學(xué)生討論]

生：可通過(guò)比較壓力與受力面積的比值，即每個(gè)基準(zhǔn)面積上受到的壓力大小。例如，上述步驟（2）和（5），當(dāng)壓力與受力面積均不同時(shí)，分?jǐn)偟矫總€(gè)基準(zhǔn)面積上的壓力越大，壓力的作用效果越明顯。

師：在物理學(xué)上，將壓力與受力面積的比值定義為壓強(qiáng)，用壓強(qiáng)表示壓力的作用效果。一個(gè)基準(zhǔn)面積取多大呢？可取1 cm2、1 dm2、1 m2，而面積的國(guó)際單位是m2，所以我們將1 m2稱為單位面積。

評(píng)析：電子秤是測(cè)量物體質(zhì)量的工具，如果請(qǐng)商家對(duì)電子秤的程序進(jìn)行改進(jìn)，將所測(cè)物體的質(zhì)量均乘以重力加速度，再在顯示屏上顯示出來(lái)，其示數(shù)可認(rèn)為是物體對(duì)秤盤的壓力。利用等質(zhì)量的陶泥制成的A、B、C物體的底面積等比例變化，則不同的陶泥分?jǐn)偟矫總€(gè)秤盤上的壓力也會(huì)相應(yīng)變化，從而分析出壓力的作用效果的明顯與否。學(xué)生對(duì)壓強(qiáng)概念的認(rèn)知不是教師“灌”出來(lái)的，而是學(xué)生在不斷的感性認(rèn)知上，通過(guò)思維活動(dòng)的層層遞進(jìn)，水到渠成、自然而然地引出來(lái)的。

4 點(diǎn)題，回歸生活

師：一個(gè)紙杯輕易被壓癟了，而幾個(gè)紙杯卻可承受相當(dāng)于兩個(gè)人體重的壓力，為什么？

生：一個(gè)紙杯受力面積小，幾個(gè)紙杯受力面積大。這是增大受力面積，減小了壓強(qiáng)。

師：在結(jié)冰的湖面上玩耍的兒童不慎因冰面破裂而落水，你認(rèn)為應(yīng)當(dāng)如何施救？

[學(xué)生討論并回答]

評(píng)析：學(xué)生由開(kāi)始的“不知道”，到最后的“知道”，中間經(jīng)歷了感性與理性的思維碰撞。利用生活化的實(shí)驗(yàn)器材，充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，促進(jìn)學(xué)生思維的發(fā)展和課堂的參與性，不僅“知其然”還“知其所以然”，生動(dòng)地詮釋了物理來(lái)自于生活又高于生活的理念。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓禮剛，陶亞萍.“壓強(qiáng)”概念的構(gòu)建式教學(xué)設(shè)計(jì)[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2015（4X）：46-47.

[2]陳鋒，王健.基于五星教學(xué)原理的初中科學(xué)的問(wèn)題解決教學(xué)——以浙教版教科書“壓強(qiáng)”概念為例[J].物理教學(xué)探討，2016，34（7）：8-11.endprint