馬如波
一、壓力概念的理解
請同學(xué)們思考:這三個力有什么共同點(diǎn)呢?
同學(xué)們通過作圖探究不難發(fā)現(xiàn)三個力的共同點(diǎn):三個力都與被壓的物體表面垂直.在物理學(xué)中,把垂直作用在物體表面并指向表面的力稱為壓力.通過作圖同時知道壓力的方向可以向各個方向,但一定垂直于受力物體的表面且指向受力物體.
但是根據(jù)生活體驗(yàn),越重的物體對地面的壓力越大,同學(xué)們因此可能會認(rèn)為重力大小決定壓力大小,甚至?xí)`認(rèn)為壓力就是重力,為了不給以后的學(xué)習(xí)造成障礙,現(xiàn)在就以下面三幅圖片和一個對比表格來幫助同學(xué)們區(qū)分重力和壓力.
二、壓強(qiáng)概念的建立
從發(fā)現(xiàn)、提出問題,到科學(xué)假設(shè)與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究分析,是進(jìn)行科學(xué)研究、建構(gòu)物理新概念的基本思路.下面我們從壓強(qiáng)概念的建立,體會如何進(jìn)行科學(xué)探究.
1.發(fā)現(xiàn)和提出問題
進(jìn)而提出問題:壓力的作用效果可能與哪些因素有關(guān)呢?不難從圖3可以知道壓力的作用效果與受力面積有關(guān),從圖4可以知道壓力的作用效果與壓力的大小有關(guān).
上面的觀察分析結(jié)果是否普遍呢?生活中還有哪些現(xiàn)象能支持這個觀點(diǎn)呢?同學(xué)們可以把鉛筆的一端削尖,用兩只手的食指分別壓住鉛筆的兩端,如圖5所示,可以發(fā)現(xiàn),接觸筆尖的手指受壓的感覺比另一手指要強(qiáng)得多,并且用的力越大,這種感覺越明顯.也可以一只手掌平壓在氣球上,另一只手的食指頂住氣球,如圖6所示,氣球與手掌接觸的那部分形變較小,而手指頂著的那部分形變明顯,并且用的力越大,形變越明顯.
2.作出猜想和假說
通過上面的觀察以及體驗(yàn),可以做出如下猜想:
猜想1 壓力的作用效果可能與受力面積大小有關(guān),壓力一定時,受力面積越小,壓力的作用效果越明顯.
猜想2 壓力的作用效果可能與壓力的大小有關(guān),受力面積一定時,壓力越大,壓力的作用效果越明顯.
3.制訂計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
如何通過實(shí)驗(yàn)探究你的猜想是否正確呢?需要哪些器材?采取什么研究方法?如何改變壓力,如何改變受力面積?如何辨別壓力的作用效果的大小?
研究方法:控制變量法,研究壓力的作用效果與壓力的關(guān)系時,控制受力面積不變,改變壓力,具體做法是增加砝碼;研究壓力的作用效果與受力面積的關(guān)系時,控制壓力不變,改變受力面積,具體做法是把桌子正放、反放.
4.通過實(shí)驗(yàn),觀察收集數(shù)據(jù)
通過實(shí)驗(yàn)探究,猜想與假設(shè)得到了肯定.
如果沒有小桌子等專門實(shí)驗(yàn)器材,也可用身邊的易取材料替代.如用磚頭代替小桌子,通過平放、豎放來改變受力面積,通過增加磚頭的數(shù)目來改變壓力,具體做法如圖9丙、丁所示.
比較圖乙和丙,海綿受到的壓力大小相同,只是受力面積不同,受力面積大的,海綿凹陷淺,受力面積小的,海綿凹陷較深,由此可得出結(jié)論:當(dāng)壓力相同時,受力面積越小,壓力的作用效果越顯著.比較圖乙和丁,海綿的受力面積相同,壓力大小不同,壓力越大,海綿凹陷越深,由此可得出結(jié)論:當(dāng)受力面積相同時,壓力越大,壓力的作用效果越顯著.根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,也可歸納出結(jié)論:壓力的作用效果與壓力大小和受力面積均有關(guān),壓力越大,受力面積越小,壓力作用效果越顯著.
5.分析論證,交流評估
上面實(shí)驗(yàn)中取材方便,同學(xué)們動手容易,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯,結(jié)論也容易得出,同時也能體驗(yàn)到了科學(xué)探究的思維過程,實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、探索能力得到培養(yǎng),激發(fā)了創(chuàng)造求知欲,領(lǐng)悟了物理學(xué)中解決問題的方法.物理教學(xué)不再是師生封閉在教室里枯燥地講概念、背定律、記公式、做習(xí)題,而是與廣闊的社會生活相聯(lián)系.
三、生活·物理·社會
從生活走向物理,從物理走向社會,同學(xué)們要將課堂學(xué)到的物理知識、科學(xué)研究方法與社會實(shí)踐及其應(yīng)用結(jié)合起來,體會物理在生活與生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用.這不僅可以鞏固已學(xué)的知識,增加學(xué)習(xí)物理的樂趣,也使自身的價值得到體現(xiàn),而且還能培養(yǎng)良好的思維習(xí)慣和科學(xué)探究的能力.
在我們生活中,有時需要增大壓強(qiáng),有時需要減小壓強(qiáng),那么我們應(yīng)該從哪些角度去考慮呢?當(dāng)壓力不變時,可以改變受力面積;當(dāng)受壓面積不變時,可以改變壓力;亦可以兩者同時改變.
增大壓強(qiáng)的應(yīng)用:菜刀刀口很薄、飛鏢很尖.
減小壓強(qiáng)的應(yīng)用:鋼軌鋪枕木、書包帶較寬、坦克安裝履帶、載重汽車安裝很多輪子等.