關(guān)于蘇科、人教兩教材中壓力作用效果與壓強(qiáng)問題處理比較研究

李技

摘 要：初中物理教學(xué)中，一般對于壓力的作用效果是定性分析，壓強(qiáng)則是定量計算，它們實(shí)際上不是同一概念.但由于教材的有意或無意的忽視，使得很多學(xué)生甚至部分教師認(rèn)為壓強(qiáng)就是壓力的作用效果，讓人很是遺憾.

關(guān)鍵詞：壓力的作用效果；壓強(qiáng)；被壓物體

一、問題的提出

壓強(qiáng)是一個比較抽象的物理量，人教版和蘇科版教材都從探究影響壓力作用效果的實(shí)驗(yàn)切入，得出壓強(qiáng)的概念和公式.但這樣的處理方式卻帶來了嚴(yán)重的問題，導(dǎo)致學(xué)生對于壓強(qiáng)與壓力的作用效果完全混為一談，最終釀成苦果.

如圖1中所示，將小桌分別放在木板和海綿上，再加上相同的鉤碼，則圖甲和圖乙的壓力作用效果（填“相同”或“不同”）.

錯誤解析：由于壓力與受力面積均相同，所以壓強(qiáng)相同，壓力作用效果即壓強(qiáng)，因此圖甲和圖乙的壓力作用效果相同.

正確解析：壓力屬于彈力的一種，此時對于壓力來說力的作用效果指的是物體的形變（另一效果是改變物體的運(yùn)動狀態(tài)），由甲、乙兩圖明顯可知木板形變量小而海綿形變量大，因此兩者作用效果不同.

在此案例中，學(xué)生遇到此類問題時絕大多數(shù)都會按照錯誤解析去判斷，一方面因?yàn)閷W(xué)生的思維局限了他們的分析能力沒有聯(lián)系到壓力屬于彈力，從力的作用效果去分析；另一方面由于教材的處理方式太簡陋，誤導(dǎo)學(xué)生認(rèn)為壓強(qiáng)即壓力作用效果.筆者仔細(xì)研析了蘇科和人教版教材，發(fā)現(xiàn)其中處理過程比較粗糙.

二、教材設(shè)定不足之處的分析

1.關(guān)于被壓物體的設(shè)定

教材之中研究壓力作用效果時所采用的被壓物體都是相同的，如蘇科圖2和人教圖3所示，均采用同一被壓物體沼澤地或雪地，通過引導(dǎo)學(xué)生觀察下陷程度（也就是形變程度）來比較壓力的作用效果，即被壓物體形變程度來表征壓力作用效果.教材此處設(shè)置的目的是好的，通過觀察現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)受力面積不同從而去提出猜想：壓力的作用效果可能與受力面積有關(guān)，此時還可以進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考壓力的影響.但該設(shè)置卻避開了壓迫不同物質(zhì)時的情況，也為后面的教學(xué)造成了障礙.

2.壓力作用效果與壓強(qiáng)關(guān)系設(shè)定

教材通過實(shí)驗(yàn)探究得出結(jié)論：壓力的作用效果與壓力F和受力面積S有關(guān)，即S一定，F(xiàn)越大，其效果越明顯；F一定，S越小，其效果越明顯.這里運(yùn)用了控制變量的思想來研究影響壓力作用效果的因素，然后直接給出了壓強(qiáng)的定義，處理手段很粗糙，給學(xué)生造成了這樣一種誤解：壓力的作用效果即壓強(qiáng)，并且經(jīng)歷了上述實(shí)驗(yàn)的探究，這種錯誤觀念變得根深蒂固.拋出壓強(qiáng)之后，蘇科版教材不再關(guān)注壓力作用效果，轉(zhuǎn)而研究壓強(qiáng)，給人一種偷換概念的感覺；人教版則稍微做了補(bǔ)救措施，結(jié)論之后加了一句壓強(qiáng)越大，壓力產(chǎn)生的效果越明顯，比較含蓄地指出壓強(qiáng)與壓力作用效果并不是同一概念，具體兩者如何區(qū)分和關(guān)聯(lián)也沒有詳細(xì)交代.

三、教材不足之處的完善方法

1.完善壓力作用效果實(shí)驗(yàn)的分類研究

該實(shí)驗(yàn)的基本思想是控制變量，教材中不約而同控制F或S，改變S或F，這是直接提出影響因素，其實(shí)還隱含著被壓物體也是相同的，通過比較被壓物體形變程度得出壓力作用效果與F和S有關(guān).

基于此，那么大可設(shè)計另一類實(shí)驗(yàn)如圖1中所示，控制F和S不變，改變被壓物體，同樣進(jìn)行觀察形變大小進(jìn)而判斷壓力作用效果，可知木板是微小形變，海綿形變量大，此時對海綿的壓力作用效果更明顯.

綜述，壓力的作用效果取決于被壓物體的形變，這與教材中觀點(diǎn)一致，并無異議.

2.完善壓強(qiáng)與壓力作用效果之間的關(guān)系

教材引入壓強(qiáng)這一概念，是用來反映物體單位面積上所受壓力的作用效果，用公式表述為p=F/S.而如果像圖1中所示此時單位面積上所受壓力相同，那么此時壓力作用效果相同嗎？從力的作用效果來看明顯不同，而從教材定義來看相同，造成前后知識矛盾，讓學(xué)生無所適從.此時應(yīng)該注明壓強(qiáng)可以明確表征在同一物體單位面積上所受壓力的作用效果，這樣就避免了上述問題；而對于不同被壓物體，則采用下述解決方案.

其次，應(yīng)該交代壓強(qiáng)與壓力作用效果不是同一概念，壓強(qiáng)是壓力的作用強(qiáng)度.同樣的壓力強(qiáng)度，對于抗壓能力不同的物體，其各自的形變量是不同的，抗壓能力強(qiáng)則形變量小，壓力作用效果不明顯；而抗壓能力弱的自然形變量大，壓力作用效果明顯.即壓強(qiáng)并不等同于壓力的作用效果，壓強(qiáng)也許很大，但針對不同物體其效果則可能大不相同.

總之，針對壓強(qiáng)與壓力的作用效果應(yīng)該抓住本質(zhì)，即：壓強(qiáng)是壓力的作用強(qiáng)度，這是由F與S所決定的，跟被壓物體無關(guān)，強(qiáng)度就是這么大，其值是固定不變的；而壓力的作用效果，其實(shí)質(zhì)是壓力改變物體的形變程度，對于抗壓性不同材料的物體，它們形變的程度是不一而同的，這樣就能有效解決圖1帶來的困惑.所以，最終判斷壓力作用效果時應(yīng)從被壓物體形變程度著手，而非壓強(qiáng)大小.

四、結(jié)束語

初中物理教學(xué)是奠定學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵時期，對于抽象而復(fù)雜的問題可以不用過多涉及，但不能似是而非或者回避問題，給學(xué)生帶來不良后果，以至于后期需要花費(fèi)更多的精力和時間來矯正本可以避免的問題.因此，教師需要認(rèn)真研讀教材，但不可盲目迷信教材，應(yīng)鉆研探究，勇于直面現(xiàn)實(shí)，通過更好的理解教材、應(yīng)用教材來服務(wù)教學(xué).

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