探究影響壓力作用效果的因素

袁利英

探究影響壓力作用效果的因素是力學的重要實驗。實驗中蘊涵了豐富的物理方法和思想。本實驗取材簡單、效果明顯。下面結合例題。就影響壓力作用效果的因素進行科學探究。

例題 小剛同學在做“探究影響壓力作用效果的因素”實驗。關于這個實驗。請結合相關情景回答下列問題。

1.根據本實驗的內容。請你提出一個適合探究的問題。

分析：本實驗是探究影響壓力作用效果的因素，很直觀，可以提出問題：影響壓力作用效果的因素有哪些？主要從物體所受的壓力和物體的受力面積大小來探究。如物體所受壓力增大。壓力的作用效果有什么變化等。

2.根據生活中的經驗。請你提出一個合理的猜想。

分析：力與生活聯系比較緊密。可以根據生活經驗和物理知識作出合理的猜想。猜想正確與否不重要?？梢酝ㄟ^后面的實驗驗證，得出正確結論。本實驗可猜想：壓力的作用效果可能與壓力大小有關。也可能與受力面積大小有關等。

3.實驗時。小剛設計了如圖1所示的三個實驗。他想通過觀察三次實驗時海綿的__，來顯示壓力作用的效果。他想通過比較__兩圖實驗，說明受力面積相同、壓力大小不同時。壓力的作用效果如何：通過比較__兩圖所示實驗，說明壓力相同、受力面積不同時。壓力的作用效果如何。

分析：實驗設計是通過預設能明顯觀察到的實驗效果，來驗證猜想正確與否，設計的實驗必須有可操作性。本實驗采用了控制變量法，兩個變量同時影響壓力的作用效果，所以每次只改變一個變量?？磯毫Φ淖饔眯Ч绾胃淖?。這是一。種重要的物理思想方法。在這里同時還采用了轉換法。將壓力的作用效果轉換成海綿的形變程度。海綿的形變越大。說明壓力的作用效果越明顯。甲、乙兩圖中。海綿的受力面積相同，但所受壓力不同。海綿的形變程度不同。說明壓力的作用效果與物體所受壓力有關。甲、丙兩圖中，海綿受到的壓力相同。但受力面積不同。海綿的形變程度不同。說明壓力的作用效果與物體的受力面積有關。

4.小敏利用海綿、桌子和砝碼也進行了如圖1所示的探究實驗。下列對整個探究活動的設計不正確的是（ ）。

A.探究的問題：壓力的作用效果與什么因素有關

B.探究的方法：控制變量法

C.探究過程設計：通過觀察海綿的凹陷面積的大小判斷壓力作用效果

D.探究結論：壓力的作用效果與壓力的大小和受力面積大小有關

分析：本題利用控制變量法探究了壓力的作用效果與壓力的大小和受力面積的關系，實驗過程中是通過觀察海綿的形變程度（或凹陷程度）來顯示壓力作用效果的，而不是通過海綿凹陷面積的大小來顯示壓力的作用效果。通過實驗可以發現。當受力面積一定時，壓力越大，壓力的作用效果越明顯；當壓力大小一定時。受力面積越小。壓力的作用效果越明顯。

5.實驗反思時，聯系實際生活。同學們提出如下問題。請你給出合理解釋。

（1）某同學常常在平整松軟的土地上練習單腳站立和單手倒立。當他單腳站立時。在地面上留下了凹陷的鞋?。簡问值沽r。留下了一個凹陷的手掌印。那么（ ）。

A.單腳站立時對地面的壓力大于單手倒立時對地面的壓力

B.單腳站立時對地面的壓力小于單手倒立時對地面的壓力

C.手掌印凹陷的深度大于鞋印凹陷的深度

D.手掌印凹陷的深度等于鞋印凹陷的深度

（2）在電視中看到一位雜技演員表演“輕功”。只見他先將幾個普通氣球吹滿氣。扎好口后放在地上。然后在氣球上蓋上一塊玻璃板。如圖2。最后這名雜技演員輕輕地站到了玻璃板上。而玻璃板下的氣球居然沒有被壓破！你能說說這是什么原因嗎？

分析：回顧整個實驗過程。實驗過后要對實驗進行總結和評估，做到把握實驗本質，理解物理原理。能夠聯系實際生活，對生活中的現象運用物理原理進行解釋。這樣才算真正掌握了物理概念和規律。某同學無論是單腳站立還是單手倒立。他對地面的壓力都是他所受的重力，因此。兩種情況壓力都相等。壓力相同時，手掌面積更小，對地面的壓強更大。所以手掌印凹陷更深。雜技演員站在玻璃板上。增大了人與氣球的接觸面積。而且由于氣球受力發生形變，氣球與地面、氣球與玻璃板間的接觸面積也增大。這些都使得人對氣球的壓強變小。不足以將氣球壓破。

實驗注意事項：

1.在做“探究影響壓力作用效果的因素”實驗時。為了使實驗效果更加明顯。海綿應選擇質地較松軟的。

2.實驗中，所選用的砝碼質量應比小桌質量大得多。使對比實驗效果更明顯。

責任編輯 程哲