初中物理压强概念教学的实践探索

左振军+景景

摘 要：压强是个抽象的概念，为了让学生更好地理解压强，笔者在教学中运用定性与定量相结合的方法，最大限度地增加学生的感性体验与理性分析，充分发挥学生的主观能动性，促进学生思维的发展和课堂的参与性，使学生 “知其然”还“知其所以然”。

关键词：压强；压力；创新；自制

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2018）1-0073-3

苏科版八年级下册第十章第一节《压强》，是继力的概念后更为抽象的概念，该内容不仅是力学知识的延伸，还是后续液体压强、气体压强、浮力等知识的铺垫。在教学中若运用定性与定量相结合的方法，最大限度地增加学生的感性体验与理性分析，可让学生更好地建立起压强的概念。

1 趣味实验，引入新课

活动一：一个纸杯倒置在桌面上，用手可以轻松将它压瘪；多个纸杯放在地面上，木板平铺其上，先请一个学生站在木板上，纸杯未被压瘪，再请一个学生站在木板上，纸杯仍未被压瘪。

师：上述活动中，一个纸杯轻易被压瘪，而多个纸杯却可承受相当于两个人重力的压力，这是为什么呢？学完这节课，就知道了。

评析：一个纸杯被手轻易压瘪是学生已有的认知，而多个纸杯却可站人，引起了学生的认知冲突。接着，教师并没有停止這种冲突，而是让两位学生站在木板上，纸杯仍未被压瘪，加剧了学生的认知冲突，激发了学生的学习兴趣，使学生带着思考进入本堂课的学习。

2 感性认识，压力定义得出

活动二：学生按压钢锯条，边观察边思考。

自制教具：两端有插孔的木板，将钢锯条放在插孔上（如图1）。

问题1：用手按压钢锯条，被按压的钢锯条如何变化？

问题2：根据变化，判断压力方向。

问题3：压力变大，又有何新发现？

[学生活动并汇报]

生：手压钢锯条时，钢锯条发生了形变，钢锯条向下凹陷，可知压力方向向下；当压力变大时，钢锯条形变程度变大。

师：现在在手压物体的表面若添加一条辅助线，可发现压力都垂直作用于受力物体的表面。

评析：学生根据所给器材的亲手体验，从钢锯条的水平、倾斜、竖直三种不同放置方式，明确了压力方向；从三个问题答案的得出，找到了共性，得出压力的定义。

3 探究压力的作用效果的影响因素

活动三：感受压力的作用效果。

改装教具：

（1）装有沙土的小桶，小桶的提手除了塑料宽带外，还有用细铜丝做成的提手；

（2）笔尾粘有钉帽的铅笔。

学生活动：用手指分别提塑料宽带和细铜丝；用手指按压铅笔笔尖和笔尾。

问题1：手指感觉有什么不同？

问题2：什么原因导致手指感觉不同？

[学生活动并汇报]

生：手提宽带，不痛；手提细铜丝，痛。（原因：手提宽带时，受力面积大；手提细铜丝，受力面积小。）手压笔尖时，痛；手压笔尾时，不痛。（原因：手压笔尖时，受力面积小；手压笔尾时，受力面积大。）

师：当物体受到压力时，有些物体会弯曲、凹陷，作用在手上会较痛，原因是手发生了形变，这里物体的形变可称为压力的作用效果。

过渡：你认为压力的作用效果与什么因素有关？

生：压力大小，受力面积。

评析：要研究压力的作用效果，先要明确什么是压力的作用效果，如何显示压力的作用效果。该活动利用对比体验突破了这一难点，为下面的探究埋下伏笔。

活动四：定性认识压力的作用效果的影响因素。

器材：沙土，压力小桌（木板当作桌面，钉尖当作桌脚），砝码。

问题1：选什么器材显示压力的作用效果？

问题2：该探究实验的研究方法是什么？

问题3：如何设计方案？

[学生讨论并设计方案]

[学生上讲台，边实验边讲解]

结论：当受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显；当压力相同时，受力面积越小，压力的作用效果越明显。

评析：该实验部分利用所给器材进行定性研究，难点在于运用控制变量法设计方案。教师通过学生讨论，降低了该方案设计的难度，有的学生除设计方案外，还设计了如下表格（表1）。

从表格中的A、B可以看出：受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显；从表格中的B、C可以看出：压力相同时，受力面积越小，压力的作用效果越明显。

活动五：定量研究压力的作用效果的影响因素

自制教具：（1）4台改编程序后的电子秤，可测出物体对秤盘的压力（如图2）。

（2）用陶泥制成柱形物体A（长：10 cm，宽：10 cm，高：8 cm）；柱形物体B（长：20 cm，宽：10 cm，高：4 cm）；柱形物体C（长：20 cm，宽：20 cm，高：2 cm）。

步骤：（1）设A物体的底面积为S，B物体的底面积为2S，C物体的底面积为4S；

（2）将A物体放在④号秤盘上，读出对应显示器上的示数为19 N（如图3）；

（3）将B物体放在③④号秤盘上，读出对应显示器上的示数分别为11 N、8 N；

（4）将C物体放在①②③④号秤盘上，读出对应显示器上的示数分别为4 N、5 N、5 N、5 N；

（5）将C物体放在①②③④号秤盘上，并在上方上放A物体，读出对应显示器上的示数分别为10 N、10 N、9 N、9 N（如图4）。

师：显示器显示的示数由原来的1个，变成2个，最后变成4个，而显示器中的示数却变小了。若设1个秤盘的面积为基准面积，由步骤（2）（3）（4）可知，当压力相同时，受力面积越小，分摊到每个基准面积上的压力变大，压力的作用效果越明显；由步骤（4）（5）可知，当受力面积相同时，压力越大，分摊到每个基准面积上的压力越大，压力的作用效果越明显。

过渡：若压力不同，受力面积也不同，该如何比较？

[学生讨论]

生：可通过比较压力与受力面积的比值，即每个基准面积上受到的压力大小。例如，上述步骤（2）和（5），当压力与受力面积均不同时，分摊到每个基准面积上的压力越大，压力的作用效果越明显。

师：在物理学上，将压力与受力面积的比值定义为压强，用压强表示压力的作用效果。一个基准面积取多大呢？可取1 cm2、1 dm2、1 m2，而面积的国际单位是m2，所以我们将1 m2称为单位面积。

评析：电子秤是测量物体质量的工具，如果请商家对电子秤的程序进行改进，将所测物体的质量均乘以重力加速度，再在显示屏上显示出来，其示数可认为是物体对秤盘的压力。利用等质量的陶泥制成的A、B、C物体的底面积等比例变化，则不同的陶泥分摊到每个秤盘上的压力也会相应变化，从而分析出压力的作用效果的明显与否。学生对压强概念的认知不是教师“灌”出来的，而是学生在不断的感性认知上，通过思维活动的层层递进，水到渠成、自然而然地引出来的。

4 点题，回归生活

师：一个纸杯轻易被压瘪了，而几个纸杯却可承受相当于两个人体重的压力，为什么？

生：一个纸杯受力面积小，几个纸杯受力面积大。这是增大受力面积，减小了压强。

师：在结冰的湖面上玩耍的儿童不慎因冰面破裂而落水，你认为应当如何施救？

[学生讨论并回答]

评析：学生由开始的“不知道”，到最后的“知道”，中间经历了感性与理性的思维碰撞。利用生活化的实验器材，充分发挥了学生的主观能动性，促进学生思维的发展和课堂的参与性，不仅“知其然”还“知其所以然”，生动地诠释了物理来自于生活又高于生活的理念。

参考文献：

[1]韩礼刚，陶亚萍.“压强”概念的构建式教学设计[J].中学物理教学参考，2015（4X）：46-47.

[2]陈锋，王健.基于五星教学原理的初中科学的问题解决教学——以浙教版教科书“压强”概念为例[J].物理教学探讨，2016，34（7）：8-11.endprint