淺析初中物理“壓力與壓強(qiáng)”內(nèi)容的運(yùn)用

“壓力與壓強(qiáng)”這一內(nèi)容既是力學(xué)中的重要內(nèi)容，又是初中物理教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。不過在教學(xué)過程中，筆者發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對“壓力和壓強(qiáng)”這一內(nèi)容的掌握和運(yùn)用情況不盡如人意。為了以學(xué)生為主體，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，讓他們靈活運(yùn)用“壓力與壓強(qiáng)”的相關(guān)知識(shí)解決實(shí)際問題，筆者結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，探討“壓力與壓強(qiáng)”這一內(nèi)容的實(shí)際運(yùn)用。

一、明確概念

壓力，即垂直作用在物體表面上的力，它的方向總指向受力物并與受力物垂直（F=PS）。壓強(qiáng)，即物體所受壓力的大小與受力面積的比（P=F/S），它是描述壓力產(chǎn)生效果的物理量。在實(shí)際教學(xué)中，筆者有兩個(gè)發(fā)現(xiàn)：一是一些學(xué)生認(rèn)為壓力就是壓強(qiáng)；二是另一些學(xué)生認(rèn)為壓力的大小就是物體的重力。為了防止學(xué)生混淆概念，我們可通過例題明確壓力與壓強(qiáng)的關(guān)系。

例1 一塊重為80N、邊長為0.1m的正方形鐵塊，放在面積為1m2的水平桌面中央，問鐵塊對桌面的壓強(qiáng)是多少？

解析 根據(jù)P=F/S，我們要求出桌面所受的壓強(qiáng)就必須先求出桌面所受的壓力及受力面積。通過分析，我們知道鐵塊對桌面的壓力等于鐵塊的重力（水平、垂直、平衡）80N，受力面積為鐵塊的底面積S=0.1m×0.1m=0.01m2，所以桌面所受壓強(qiáng)P=F/S=80N/0.01m2=8000pa。

通過解析例題，可讓學(xué)生明確：壓力與壓強(qiáng)不同，壓力與重力也不同，它們是各自獨(dú)立的物理單位。

二、具體運(yùn)用

“壓力與壓強(qiáng)”這一內(nèi)容涉及范圍較廣，而且問題中可能涉及固體、液體、氣體和流體，因此，筆者著重介紹“壓力與壓強(qiáng)”的相關(guān)知識(shí)在固體、液體、氣體和流體中的運(yùn)用。

1.大氣壓強(qiáng)

大氣壓強(qiáng)，即大氣對浸在它里面的物體所產(chǎn)生的壓強(qiáng)。標(biāo)準(zhǔn)大氣壓P=1.01×105pa，一般取作105pa。因?yàn)殡S著海拔的增高，空氣越來越稀薄，所以大氣壓強(qiáng)隨海拔的增高而減小。

例2 某種規(guī)格的高壓鍋出氣口的直徑為3.2mm，計(jì)算出它的面積約為8mm2。要使鍋內(nèi)的氣壓達(dá)到2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，問該高壓鍋應(yīng)配備的限壓閥的質(zhì)量為多少克（設(shè)外界氣壓為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓取105pa，g取10N/kg）？

解析 設(shè)出氣口的面積為S，限壓閥的質(zhì)量為m，外界大氣壓為p，鍋內(nèi)氣壓為p1。限壓閥的作用是為了保證鍋內(nèi)有2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，通過分析我們知道，鍋內(nèi)的壓強(qiáng)必須和外界壓強(qiáng)及限壓閥對出氣口的壓強(qiáng)相等，由于出氣口的面積即為受力面積，所以我們可以得出鍋內(nèi)外的壓力相等，即：p1S=pS+mg，

m =（p1-p）S/g=0.08kg=80g。

通過解析例題，可讓學(xué)生明晰：涉及“大氣壓強(qiáng)”這一知識(shí)的題目，關(guān)鍵在于做好受力分析，明確物體的受力情況后，利用壓強(qiáng)的計(jì)算公式很容易解題。

2.固體壓強(qiáng)

固體壓強(qiáng)，即物體由于外因或內(nèi)因而形變時(shí)，在它內(nèi)部任一截面的兩方即出現(xiàn)相互的作用力。通過分析可知，學(xué)生在解答有關(guān)“固體壓強(qiáng)”的相關(guān)題目時(shí)，出錯(cuò)率較高，其主要原因是：概念不清、未明確受力面積以及不能靈活運(yùn)用公式等。

例3 如圖1所示，實(shí)心均勻的正方體甲和乙放置于水平地面上，受到的重力均為64牛，乙的邊長為0.2米，甲的邊長為0.3米。求：正方體乙對水平地面的壓強(qiáng)；正方體甲、乙的密度。若在正方體甲、乙上沿水平方向分別截去相同的厚度h后，甲、乙剩余部分對水平地面的壓強(qiáng)分別是多少？它們對應(yīng)的h的取值范圍是怎樣的？

解析 因?yàn)橐沂艿降闹亓?4牛，且靜止垂直于水平地面，所以可得出地面所受到的壓力即為乙的重力；乙為正方形，地面的受力面積即為乙的底面積，確定了壓力和受力面積，根據(jù)P=F/S，求出乙對水平地面的壓強(qiáng)。可見，第一問的關(guān)鍵在于確定壓力和受力面積。第二問主要考密度知識(shí)，我們不在此贅言。第三問解題的關(guān)鍵在于求出臨界點(diǎn)，即求出當(dāng)甲、乙壓強(qiáng)相同時(shí)，厚度h的值，然后，分情況討論。

本題的關(guān)鍵在于對公式P=gh的靈活運(yùn)用。雖然P=gh為液體壓強(qiáng)的計(jì)算公式，但它同樣適用密度均勻的長方體、圓柱體和正方體，因此，學(xué)生在解題時(shí)應(yīng)靈活運(yùn)用公式。

3.液體壓強(qiáng)

液體壓強(qiáng)，即液體對容器底、內(nèi)部以及內(nèi)壁所產(chǎn)生的壓強(qiáng)（P= gh）。它的特點(diǎn)是：同一液體，壓強(qiáng)隨著深度的增加而增加；不同液體，同一深度，壓強(qiáng)隨密度的增大而增大。與“大氣壓強(qiáng)”和“固體壓強(qiáng)”的相關(guān)知識(shí)相比，“液體壓強(qiáng)”的相關(guān)知識(shí)難度較大，但只要學(xué)生牢記基本公式，并靈活運(yùn)用，還是能做對相關(guān)題目。

例4 玻璃杯中裝有重為5牛的水，杯子的底面積為20厘米2，杯內(nèi)水面高度為20厘米。若玻璃杯受到的重力為1牛，求：水對杯底產(chǎn)生的壓力；裝有水的玻璃杯對水平桌面的壓強(qiáng)。

解析 本題考查的“液體壓強(qiáng)”知識(shí)較為簡單，只要通過液體壓強(qiáng)的計(jì)算公式就能快速求出答案：P1=gh1=1 960pa，F(xiàn)1=P1S=3.92N；P2=F2/S=G/S=3 000pa。

展示這道例題旨在讓學(xué)生牢記基本公式，畢竟較難的題目也是立足于基本公式（P=gh）之上，所以，學(xué)生一定要記牢基本公式，為靈活解題打下基礎(chǔ)。

4.流體壓強(qiáng)

由于液體和氣體都具有流動(dòng)性，故稱為流體。流體流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的壓強(qiáng)稱為流體壓強(qiáng)。流體壓強(qiáng)的大小與流體的流速有關(guān)，流體壓強(qiáng)在流速大的地方較小，在流速小的地方較大。有關(guān)“流體壓強(qiáng)”這一知識(shí)的題目較為簡單，主要是利用流速與流體的壓強(qiáng)關(guān)系解題。

例5 如圖2所示，小明做了一個(gè)物理實(shí)驗(yàn)：從B管右端向管內(nèi)吹氣，A管水面上升，這說明了什么原理？

解析 由于管中上端開口處空氣流速大，下端水面上空的空氣流速小，因此，管內(nèi)的水會(huì)在容器內(nèi)空氣的較大壓強(qiáng)的作用下向上運(yùn)動(dòng)，所以，其原理是：對流體而言，流速越大的位置，壓強(qiáng)越小。

在初中物理教學(xué)中，為了使學(xué)生掌握并靈活運(yùn)用“壓力與壓強(qiáng)”的相關(guān)知識(shí)，教師應(yīng)注重習(xí)題的講解與分析，以使學(xué)生在面對實(shí)際問題時(shí)，有效選擇簡潔的解題方法，最終實(shí)現(xiàn)物理教學(xué)生活化的目的。

（作者單位：山東省莒南縣道口鎮(zhèn)初級中學(xué)）

（責(zé)任編輯：梁金）