探究压力和压强

马如波

一、压力概念的理解

请同学们思考：这三个力有什么共同点呢？

同学们通过作图探究不难发现三个力的共同点：三个力都与被压的物体表面垂直.在物理学中，把垂直作用在物体表面并指向表面的力称为压力.通过作图同时知道压力的方向可以向各个方向，但一定垂直于受力物体的表面且指向受力物体.

但是根据生活体验，越重的物体对地面的压力越大，同学们因此可能会认为重力大小决定压力大小，甚至会误认为压力就是重力，为了不给以后的学习造成障碍，现在就以下面三幅图片和一个对比表格来帮助同学们区分重力和压力.

二、压强概念的建立

从发现、提出问题，到科学假设与设计实验进行探究分析，是进行科学研究、建构物理新概念的基本思路.下面我们从压强概念的建立，体会如何进行科学探究.

1.发现和提出问题

进而提出问题：压力的作用效果可能与哪些因素有关呢？不难从图3可以知道压力的作用效果与受力面积有关，从图4可以知道压力的作用效果与压力的大小有关.

上面的观察分析结果是否普遍呢？生活中还有哪些现象能支持这个观点呢？同学们可以把铅笔的一端削尖，用两只手的食指分别压住铅笔的两端，如图5所示，可以发现，接触笔尖的手指受压的感觉比另一手指要强得多，并且用的力越大，这种感觉越明显.也可以一只手掌平压在气球上，另一只手的食指顶住气球，如图6所示，气球与手掌接触的那部分形变较小，而手指顶着的那部分形变明显，并且用的力越大，形变越明显.

2.作出猜想和假说

通过上面的观察以及体验，可以做出如下猜想：

猜想1 压力的作用效果可能与受力面积大小有关，压力一定时，受力面积越小，压力的作用效果越明显.

猜想2 压力的作用效果可能与压力的大小有关，受力面积一定时，压力越大，压力的作用效果越明显.

3.制订计划与设计实验

如何通过实验探究你的猜想是否正确呢？需要哪些器材？采取什么研究方法？如何改变压力，如何改变受力面积？如何辨别压力的作用效果的大小？

研究方法：控制变量法，研究压力的作用效果与压力的关系时，控制受力面积不变，改变压力，具体做法是增加砝码；研究压力的作用效果与受力面积的关系时，控制压力不变，改变受力面积，具体做法是把桌子正放、反放.

4.通过实验，观察收集数据

通过实验探究，猜想与假设得到了肯定.

如果没有小桌子等专门实验器材，也可用身边的易取材料替代.如用砖头代替小桌子，通过平放、竖放来改变受力面积，通过增加砖头的数目来改变压力，具体做法如图9丙、丁所示.

比较图乙和丙，海绵受到的压力大小相同，只是受力面积不同，受力面积大的，海绵凹陷浅，受力面积小的，海绵凹陷较深，由此可得出结论：当压力相同时，受力面积越小，压力的作用效果越显著.比较图乙和丁，海绵的受力面积相同，压力大小不同，压力越大，海绵凹陷越深，由此可得出结论：当受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越显著.根据本实验的实验现象，也可归纳出结论：压力的作用效果与压力大小和受力面积均有关，压力越大，受力面积越小，压力作用效果越显著.

5.分析论证，交流评估

上面实验中取材方便，同学们动手容易，实验现象明显，结论也容易得出，同时也能体验到了科学探究的思维过程，实验能力、探索能力得到培养，激发了创造求知欲，领悟了物理学中解决问题的方法.物理教学不再是师生封闭在教室里枯燥地讲概念、背定律、记公式、做习题，而是与广阔的社会生活相联系.

三、生活·物理·社会

从生活走向物理，从物理走向社会，同学们要将课堂学到的物理知识、科学研究方法与社会实践及其应用结合起来，体会物理在生活与生产中的实际应用.这不仅可以巩固已学的知识，增加学习物理的乐趣，也使自身的价值得到体现，而且还能培养良好的思维习惯和科学探究的能力.

在我们生活中，有时需要增大压强，有时需要减小压强，那么我们应该从哪些角度去考虑呢？当压力不变时，可以改变受力面积；当受压面积不变时，可以改变压力；亦可以两者同时改变.

增大压强的应用：菜刀刀口很薄、飞镖很尖.

减小压强的应用：钢轨铺枕木、书包带较宽、坦克安装履带、载重汽车安装很多轮子等.