初中物理壓強概念教學的實踐探索

左振軍+景景

摘 要：壓強是個抽象的概念，為了讓學生更好地理解壓強，筆者在教學中運用定性與定量相結合的方法，最大限度地增加學生的感性體驗與理性分析，充分發揮學生的主觀能動性，促進學生思維的發展和課堂的參與性，使學生 “知其然”還“知其所以然”。

關鍵詞：壓強；壓力；創新；自制

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2018）1-0073-3

蘇科版八年級下冊第十章第一節《壓強》，是繼力的概念后更為抽象的概念，該內容不僅是力學知識的延伸，還是后續液體壓強、氣體壓強、浮力等知識的鋪墊。在教學中若運用定性與定量相結合的方法，最大限度地增加學生的感性體驗與理性分析，可讓學生更好地建立起壓強的概念。

1 趣味實驗，引入新課

活動一：一個紙杯倒置在桌面上，用手可以輕松將它壓癟；多個紙杯放在地面上，木板平鋪其上，先請一個學生站在木板上，紙杯未被壓癟，再請一個學生站在木板上，紙杯仍未被壓癟。

師：上述活動中，一個紙杯輕易被壓癟，而多個紙杯卻可承受相當于兩個人重力的壓力，這是為什么呢？學完這節課，就知道了。

評析：一個紙杯被手輕易壓癟是學生已有的認知，而多個紙杯卻可站人，引起了學生的認知沖突。接著，教師并沒有停止這種沖突，而是讓兩位學生站在木板上，紙杯仍未被壓癟，加劇了學生的認知沖突，激發了學生的學習興趣，使學生帶著思考進入本堂課的學習。

2 感性認識，壓力定義得出

活動二：學生按壓鋼鋸條，邊觀察邊思考。

自制教具：兩端有插孔的木板，將鋼鋸條放在插孔上（如圖1）。

問題1：用手按壓鋼鋸條，被按壓的鋼鋸條如何變化？

問題2：根據變化，判斷壓力方向。

問題3：壓力變大，又有何新發現？

[學生活動并匯報]

生：手壓鋼鋸條時，鋼鋸條發生了形變，鋼鋸條向下凹陷，可知壓力方向向下；當壓力變大時，鋼鋸條形變程度變大。

師：現在在手壓物體的表面若添加一條輔助線，可發現壓力都垂直作用于受力物體的表面。

評析：學生根據所給器材的親手體驗，從鋼鋸條的水平、傾斜、豎直三種不同放置方式，明確了壓力方向；從三個問題答案的得出，找到了共性，得出壓力的定義。

3 探究壓力的作用效果的影響因素

活動三：感受壓力的作用效果。

改裝教具：

（1）裝有沙土的小桶，小桶的提手除了塑料寬帶外，還有用細銅絲做成的提手；

（2）筆尾粘有釘帽的鉛筆。

學生活動：用手指分別提塑料寬帶和細銅絲；用手指按壓鉛筆筆尖和筆尾。

問題1：手指感覺有什么不同？

問題2：什么原因導致手指感覺不同？

[學生活動并匯報]

生：手提寬帶，不痛；手提細銅絲，痛。（原因：手提寬帶時，受力面積大；手提細銅絲，受力面積小。）手壓筆尖時，痛；手壓筆尾時，不痛。（原因：手壓筆尖時，受力面積小；手壓筆尾時，受力面積大。）

師：當物體受到壓力時，有些物體會彎曲、凹陷，作用在手上會較痛，原因是手發生了形變，這里物體的形變可稱為壓力的作用效果。

過渡：你認為壓力的作用效果與什么因素有關？

生：壓力大小，受力面積。

評析：要研究壓力的作用效果，先要明確什么是壓力的作用效果，如何顯示壓力的作用效果。該活動利用對比體驗突破了這一難點，為下面的探究埋下伏筆。

活動四：定性認識壓力的作用效果的影響因素。

器材：沙土，壓力小桌（木板當作桌面，釘尖當作桌腳），砝碼。

問題1：選什么器材顯示壓力的作用效果？

問題2：該探究實驗的研究方法是什么？

問題3：如何設計方案？

[學生討論并設計方案]

[學生上講臺，邊實驗邊講解]

結論：當受力面積相同時，壓力越大，壓力的作用效果越明顯；當壓力相同時，受力面積越小，壓力的作用效果越明顯。

評析：該實驗部分利用所給器材進行定性研究，難點在于運用控制變量法設計方案。教師通過學生討論，降低了該方案設計的難度，有的學生除設計方案外，還設計了如下表格（表1）。

從表格中的A、B可以看出：受力面積相同時，壓力越大，壓力的作用效果越明顯；從表格中的B、C可以看出：壓力相同時，受力面積越小，壓力的作用效果越明顯。

活動五：定量研究壓力的作用效果的影響因素

自制教具：（1）4臺改編程序后的電子秤，可測出物體對秤盤的壓力（如圖2）。

（2）用陶泥制成柱形物體A（長：10 cm，寬：10 cm，高：8 cm）；柱形物體B（長：20 cm，寬：10 cm，高：4 cm）；柱形物體C（長：20 cm，寬：20 cm，高：2 cm）。

步驟：（1）設A物體的底面積為S，B物體的底面積為2S，C物體的底面積為4S；

（2）將A物體放在④號秤盤上，讀出對應顯示器上的示數為19 N（如圖3）；

（3）將B物體放在③④號秤盤上，讀出對應顯示器上的示數分別為11 N、8 N；

（4）將C物體放在①②③④號秤盤上，讀出對應顯示器上的示數分別為4 N、5 N、5 N、5 N；

（5）將C物體放在①②③④號秤盤上，并在上方上放A物體，讀出對應顯示器上的示數分別為10 N、10 N、9 N、9 N（如圖4）。

師：顯示器顯示的示數由原來的1個，變成2個，最后變成4個，而顯示器中的示數卻變小了。若設1個秤盤的面積為基準面積，由步驟（2）（3）（4）可知，當壓力相同時，受力面積越小，分攤到每個基準面積上的壓力變大，壓力的作用效果越明顯；由步驟（4）（5）可知，當受力面積相同時，壓力越大，分攤到每個基準面積上的壓力越大，壓力的作用效果越明顯。

過渡：若壓力不同，受力面積也不同，該如何比較？

[學生討論]

生：可通過比較壓力與受力面積的比值，即每個基準面積上受到的壓力大小。例如，上述步驟（2）和（5），當壓力與受力面積均不同時，分攤到每個基準面積上的壓力越大，壓力的作用效果越明顯。

師：在物理學上，將壓力與受力面積的比值定義為壓強，用壓強表示壓力的作用效果。一個基準面積取多大呢？可取1 cm2、1 dm2、1 m2，而面積的國際單位是m2，所以我們將1 m2稱為單位面積。

評析：電子秤是測量物體質量的工具，如果請商家對電子秤的程序進行改進，將所測物體的質量均乘以重力加速度，再在顯示屏上顯示出來，其示數可認為是物體對秤盤的壓力。利用等質量的陶泥制成的A、B、C物體的底面積等比例變化，則不同的陶泥分攤到每個秤盤上的壓力也會相應變化，從而分析出壓力的作用效果的明顯與否。學生對壓強概念的認知不是教師“灌”出來的，而是學生在不斷的感性認知上，通過思維活動的層層遞進，水到渠成、自然而然地引出來的。

4 點題，回歸生活

師：一個紙杯輕易被壓癟了，而幾個紙杯卻可承受相當于兩個人體重的壓力，為什么？

生：一個紙杯受力面積小，幾個紙杯受力面積大。這是增大受力面積，減小了壓強。

師：在結冰的湖面上玩耍的兒童不慎因冰面破裂而落水，你認為應當如何施救？

[學生討論并回答]

評析：學生由開始的“不知道”，到最后的“知道”，中間經歷了感性與理性的思維碰撞。利用生活化的實驗器材，充分發揮了學生的主觀能動性，促進學生思維的發展和課堂的參與性，不僅“知其然”還“知其所以然”，生動地詮釋了物理來自于生活又高于生活的理念。

參考文獻：

[1]韓禮剛，陶亞萍.“壓強”概念的構建式教學設計[J].中學物理教學參考，2015（4X）：46-47.

[2]陳鋒，王健.基于五星教學原理的初中科學的問題解決教學——以浙教版教科書“壓強”概念為例[J].物理教學探討，2016，34（7）：8-11.endprint