摘 要：探究“壓強(qiáng)大小與哪些因素有關(guān)實(shí)驗(yàn)”為初中力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)之一.在人教版教材中通過(guò)小桌子和砝碼放在海綿上不同場(chǎng)景來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究.針對(duì)書本實(shí)驗(yàn)中學(xué)生易將探究因素壓力與重力混淆、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不充分問(wèn)題，筆者對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)與創(chuàng)新，幫助學(xué)生用更加簡(jiǎn)單易懂的方法建構(gòu)新知，提高物理學(xué)科素養(yǎng).

關(guān)鍵詞：初中物理;壓強(qiáng);實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1008-4134（2021）04-0039-02

作者簡(jiǎn)介：紀(jì)慶群（1988-），男，江西鄱陽(yáng)人，碩士，中學(xué)一級(jí)教師，研究方向：初中物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新研究.

探究“壓力作用效果與哪些因素有關(guān)實(shí)驗(yàn)”是人教版物理（八年級(jí)下冊(cè)）第九章第1節(jié)內(nèi)容，也是初中階段力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)之一.在教材中，通過(guò)改變桌面上砝碼的個(gè)數(shù)來(lái)改變桌面對(duì)海棉壓力的大小，從而來(lái)探究壓力大小對(duì)壓力作用效果的影響.這里存在三個(gè)問(wèn)題：第一個(gè)問(wèn)題是學(xué)生很容易認(rèn)為壓強(qiáng)的影響因素是重力而不是壓力，原因是實(shí)驗(yàn)中確實(shí)是通過(guò)改變物體重力大小而改變壓力大小的.第二個(gè)問(wèn)題是我們只能夠探究豎直向下的壓力，而無(wú)法探究水平方向的壓力.第三個(gè)問(wèn)題是壓力大小變化不連續(xù)，且無(wú)法直接讀出壓力大小，無(wú)法實(shí)現(xiàn)直接反饋.在探究“壓力作用效果與受力面積關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，教材中通過(guò)把桌子正面朝上和朝下改變受力面積，但是只有兩組數(shù)據(jù)無(wú)法得到普遍結(jié)論，缺乏說(shuō)服力.另外實(shí)驗(yàn)操作的過(guò)程中不夠簡(jiǎn)潔方便.針對(duì)以上存在的問(wèn)題，筆者對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn).

1 實(shí)驗(yàn)儀器改進(jìn)與制作

1.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

拉壓測(cè)力計(jì)1個(gè)、圓形磁鐵若干、塑料管1根、硬卡片若干、502膠水1瓶、海綿1個(gè).

1.2 教具制作

將塑料管截成長(zhǎng)短相同3個(gè)小塑料管，將硬卡片裁剪成3個(gè)大小不一的圓，目的是得到三個(gè)不同的受力面積.用502膠水把裁成圓的卡片和圓形磁鐵分別粘在小塑料管的兩端，我們把組合好的塑料管稱為“受力面積柱體”.在拉壓測(cè)力計(jì)底部也粘上圓形磁鐵，用來(lái)連接不同受力面積柱體.教具制作圖如圖1所示.

為了確保3個(gè)受力面積柱體質(zhì)量相等，將他們依次放在天平上測(cè)定其質(zhì)量.因?yàn)槲ㄒ坏膮^(qū)別在于圓形卡片質(zhì)量，所以質(zhì)量相差不大，只需通過(guò)增減一些膠水達(dá)到質(zhì)量相等即可.

2 教具的使用方法

受力面積柱體可以通過(guò)圓形磁鐵吸引和拉壓測(cè)力計(jì)連接.在改變受力面積時(shí)，我們只需要更換受力面積不同的柱體即可.當(dāng)我們需要改變壓力大小，可以用不同大小的力按壓“拉壓測(cè)力計(jì)”，讀出拉壓測(cè)力計(jì)示數(shù)，同時(shí)觀察海綿的凹陷程度.如圖2所示.

3 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與效果評(píng)價(jià)

探究“壓力作用效果與哪些因素有關(guān)”實(shí)驗(yàn)包括兩個(gè)部分，分別是：（1）當(dāng)受力面積不變時(shí)，探究壓力作用效果與壓力大小的關(guān)系;（2）當(dāng)壓力大小不變時(shí)，探究壓力作用效果與受力面積關(guān)系.下面我們就用改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教具來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究.與教材中的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，體現(xiàn)改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì).

在“受力面積不變時(shí)，探究壓力作用效果與壓力大小的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，課本實(shí)驗(yàn)中是通過(guò)改變砝碼重力來(lái)改變壓力，學(xué)生容易將重力和壓力混淆.在這里，我們通過(guò)用不同大小力去壓“拉壓測(cè)力計(jì)”來(lái)改變壓力大小.無(wú)重力改變，只改變壓力，從而突破“重力和壓力易混淆”這一難點(diǎn).課本實(shí)驗(yàn)中是無(wú)法探究“水平方向的壓力與壓力作用效果的關(guān)系”，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的獲得不夠嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué).在這里，我們使用“推壓測(cè)力計(jì)”可以很輕松完成水平方向上的實(shí)驗(yàn)，如圖3所示.

課本實(shí)驗(yàn)中壓力是不連續(xù)的，也不直觀，需要計(jì)算砝碼重力算出.在這里，我們可以連續(xù)地改變壓力大小，同時(shí)直觀地讀出示數(shù)，動(dòng)態(tài)地觀察壓力變化時(shí)海綿的凹陷情況.

在“當(dāng)壓力大小不變時(shí)，探究壓力作用效果與受力面積關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，課本實(shí)驗(yàn)中只有桌面正反兩個(gè)受力面積.在這里，我們可以制作多個(gè)受力面積不同的柱體，得出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更充分，也更具有說(shuō)服力，另外實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，通過(guò)圓形磁鐵的吸引，可以快速地把實(shí)驗(yàn)組裝完成.

本實(shí)驗(yàn)裝置在我校學(xué)生實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)投入使用.通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)，通過(guò)與往屆學(xué)生對(duì)比，學(xué)生對(duì)“壓力與重力知識(shí)點(diǎn)”選擇題正確率從原來(lái)70%提高到95%.說(shuō)明學(xué)生整體對(duì)該知識(shí)點(diǎn)掌握情況良好，理解較為透徹.

4 總結(jié)

本文介紹了課本實(shí)驗(yàn)中存在的一些問(wèn)題，并提出了改進(jìn)的方法，給出了教具的制作流程以及使用方法.我們發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使用新教具能夠解決書本實(shí)驗(yàn)的一些不足之處，并且突破難點(diǎn)，突出重點(diǎn).在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)新教具更能啟發(fā)學(xué)生，開(kāi)拓學(xué)生思維，提高學(xué)生的探究能力和物理素養(yǎng).本教具也存在一些不足之處，如學(xué)生對(duì)“推拉力計(jì)”比較陌生，原理并不清楚，使用的過(guò)程中存在一些疑惑.

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（收稿日期：2020-11-14）