江 寧

摘? ?要：剛開始學習壓強概念時，學生只對壓力概念有膚淺的認識。為了幫助學生理解壓強概念，文章介紹了壓強釘板儀器的制作，并介紹了如何通過壓強釘板的實驗幫助學生來理解通過增大受力面積可以減小壓強的道理。

關(guān)鍵詞：自制教具;壓強釘板;受力面積;胸口碎大石;情感交流

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2019）6-0049-2

1? ? 傳統(tǒng)的壓強實驗

壓力的作用效果不僅與壓力的大小有關(guān)，還與受力面積的大小有關(guān)，物理中采用單位面積上所受壓力的大小即壓強來表示壓力的作用效果。

傳統(tǒng)的物理教材采用的壓強小桌實驗來演示壓強，利用控制變量法、效果對比來說明壓強與壓力的大小有關(guān)，也說明壓強與受力面積的大小有關(guān)。所有的實驗教材上都有介紹。

許多版本的教材在習題和知識拓展中還有如圖1所示的壓強釘板實驗，教師可以通過自制教具來向?qū)W生演示如何通過增大受力面積來減小壓強。

2? ? 小型壓強釘板實驗儀的制作與實驗

如圖2所示，取一塊25 cm×25 cm×2 cm左右大小的木板作為底座，接近板的四角對稱等距各開一個直徑為2 cm的圓孔，從木板中央起向周圍以每2 cm為間隔，用電鉆各打64個直徑為1 mm的小孔，最中間的一個小孔可稍大一點，以便更換長釘，將64根3寸長的鐵釘釘入小孔（最中間的鐵釘應(yīng)該是靈活的），取四根直徑為2 cm、高度為30 cm的不銹鋼鋼管作為支架插入底座板四角的圓孔中。

再取一塊25 cm×25 cm×2 cm左右大小的木板作為蓋板，接近板的四角對稱等距各開一個直徑約為2.5 cm的圓孔，具體的尺寸以能方便套進四根不銹鋼鋼管支架為準。至此，小型壓強釘板制成。

具體實驗如圖3所示，將一個小氣球放在小型壓強釘板的鐵釘排上，蓋上蓋板，并在蓋板上放置大質(zhì)量鉤碼，此時氣球雖然有明顯形變，但不破裂。然后，將中央可抽取的一根鐵釘換成長鐵釘，重復(fù)上述實驗過程，氣球當場破裂。

此實驗的懸念性非常強，觀賞效果佳，既可以演示，也可以分組，實驗巧妙地說明了壓強不僅與壓力的大小有關(guān)，還與受力面積的大小有關(guān)。

3? ? 大型壓強釘板的制作與演示

如圖3所示，取一塊80 cm×50 cm×2 cm左右大小的木板作為底座，在木板上以每1.5 cm為間隔，用電鉆各打50×30個直徑為1 mm的小孔，將1500根5寸長的鐵釘釘入小孔，注意整體的釘尖面盡量平整。取一塊50 cm×50 cm×2 cm左右大小的木板作為蓋板，當人躺在釘板上時，可將蓋板蓋在身上，蓋板上可以站1～2人。

具體實驗演示時先將釘板立置，將一個馬鈴薯輕輕用力就可以釘在釘板的邊緣上以顯示釘?shù)匿h利。然后人平躺在釘板上，身上蓋上蓋板，請一名學生站立在釘板上，而受壓者安然無恙。將站立學生換成多層的磚塊，然后請學生用榔頭使勁砸壞板上的磚塊，受壓者同樣安全。

此實驗的懸念性更強，觀賞效果更佳，實驗巧妙地說明了壓力一定時，受力面積越大壓強越小的物理原理。

注意點：為確保安全，制作此儀器前，事先最好將諸多鐵釘尖稍微磨鈍一點;由于用釘較多，儀器制成后的質(zhì)量約為30 kg，搬運或移動時比較費力;制作時在木板上橫豎以每1 cm為間隔將更安全;實驗時身穿一件襯衫即可，不建議光膀子做此實驗，筆者曾事先試過，雖然受壓身體沒有受傷的痕跡，但明顯有疼痛的感覺;身上的磚塊層盡量多一點，因為磚塊越多，慣性越大，磚塊因保持原來的靜止狀態(tài)而不容易向下傳遞力，筆者實驗時身上放置4～5層磚塊，砸磚塊時身體有輕微被打的感覺;躺下與起立時，最好有人幫忙，否則身體如果在釘板上發(fā)生平移就容易受傷;為了防止砸出的碎磚傷害頭部，實驗時最好在頭部與磚塊層之間放一塊擋板;不建議將磚塊換成大石頭來演示“胸口碎大石”的實驗，因為大石頭質(zhì)量太大，雖然慣性大，但在搬移的過程中容易失手砸傷人;此實驗最好教師演示，雖然危險性不大，但仍不建議學生躺在釘板上實驗。

4? ? 實驗后的感想

物理學是以實驗為基礎(chǔ)的一門科學，通過演示實驗和分組實驗，不僅能讓學生獲取最直接的感性認識，而且能培養(yǎng)學生的觀察能力，提高學生的實驗技能，從而為學生開拓物理思維打下基礎(chǔ)。

4.1? ? 壓強釘板實驗培養(yǎng)了學生的學習興趣，激發(fā)了學生的求知欲

自制的器材本身就有一點神秘性，學生會感嘆：這么簡單的器材竟然能產(chǎn)生這樣的效果。由于此實驗真實、直觀、形象、生動，有很強的吸引力，極易喚起學生的直接興趣，而且初中生天生好奇、好動，生動、有趣的實驗讓他們注意力高度集中，新奇的實驗現(xiàn)象更出乎他們的意料，盎然的興趣培養(yǎng)了學生學習的積極性、主動性和創(chuàng)造性。

4.2? ? 壓強釘板實驗給學生創(chuàng)設(shè)了掌握知識的學習環(huán)境

物理概念和規(guī)律都是從大量的具體實例中抽象出來的，學生通過直觀的壓強現(xiàn)象獲取了對壓強概念最必要的感性認識，清晰的認識促使學生對壓強概念產(chǎn)生了明確、具體的認知。學生進入了實驗環(huán)境，在教師的引導下，通過觀察、實驗、操作甚至是游戲等親身體驗，促成了對壓強概念的掌握。

4.3? ? 壓強釘板實驗增強了師生之間的情感交流

陶行知先生提出“教學做合一”教育思想，朱小蔓教授提出“情感教育”理論，此實驗正是在“教學做合一”的過程中促進了師生的情感交往，教師通過“做”來激發(fā)學生的學習興趣和求知欲、促進學生積極思維和主動探究的同時，形成了積極順暢的師生情感交流，情感價值得以正視。

參考文獻：

[1]陶洪.物理實驗論[M].南寧：廣西教育出版社，1999：26-31.

[2]田俊恒，張長斌.中學物理教學論[M].哈爾濱：黑龍江人民出版社，1986：138.

[3]劉炳昇，李容.物理[M].南京：江蘇鳳凰科學技術(shù)出版社，2012：80.

[4]宣桂鑫，王明華.滾釘板的體驗和解釋[J].物理通報，1996（10）：30-31.

（欄目編輯? ? 王柏廬）