压强
从容说课
压强是生活和生产中应用广泛的一个概念，但学生比较陌生．教材从展示自然界有关压强的现象开始，通过两幅对比鲜明的图片，丰富了学生关于压强的感性认识，并通过观察现象、提出问题，激发了学生对压强知识的求知欲和进行探究活动的兴趣．通过学生的探究活动，比较、了解影响压力作用效果的因素，对压强形成概念．在理解压强概念的基础上，通过了解生活实例，归纳出了改变压强的主要方法．
本节的探究性学习活动，实验操作方便、规律性强，结论容易获得，因此，教师可以放手让学生进行自主研究，体验科学研究的过程，使学生通过探究过程中的发现、比较、归纳受到科学研究方法的教育，从成功中获得愉悦，为提高学习能力和增强自信心打下基础．
教学目标
一、知识目标
1．了解压强的概念，理解什么是压力，什么是物体的受力面积．
2．理解压强的大小跟哪些因素有关．
3．了解压强公式中各物理量的名称、单位及符号．知道压强单位的物理意义和由来．
4．了解压强的增大和减小的主要方法．
二、能力目标
1．观察生活中各种跟压强有关的现象．了解对比是提高物理思维的基本方法．
2．通过探究压力的作用效果跟什么因素有关，经历探究的主要环节，通过探究实验，观察实验现象，采集实验数据，获得对压强比较深入的了解，初步学习使用控制变量，具有一定的实验能力．
3．了解改变压强的实际意义和基本方法，具有运用知识解释简单现象和解决简单问题的能力．
4．通过实际动手、实践如何改变压强，具有一定的动手实践能力．
三、德育目标
1．经历观察、实验以及探究等学习活动，培养学生尊重客观事实、实事求是的科学态度．
2．通过探究性物理学习活动，使学生获得成功的喜悦．培养学生对参与物理学习活动的兴趣，提高学习的自信心．
3．了解压强存在于社会生活的各个方面的广泛性，认识科学对人类生活的重要性，有将科学服务于人类的意识．
4．感悟科学是人类创造发明的基础，激发学生的学习热情．
教学重点：压强概念的理解．
教学难点：压力与重力面积的正确理解．
教学方法
探究法：通过学生自己独立的探究活动，观察现象，收集数据，分析比较获得对压强概念深入的理解．
比较归纳法：通过对具体现象、事例的对比、比较，提出问题，并通过研究归纳出一般的结论．
教具准备：压力小桌、泡沫塑料、砝码、橡皮泥、木条、弹簧秤、投影仪、录像机及录像机资料等．
课时安排：1课时
教学过程
一、引入新课
1．播放一段风光片：金色的海滨，松软的沙滩，人们的身后是一串串大小不等、深浅不同的脚印；茫茫雪原，浩浩无边，想在上面步行的人双脚深陷，几乎寸步难行，雪橇却能使人插上翅膀……
2．观察教材中P66两幅精美的图片：小小的蝉可以把口器插入坚硬的树皮，体态庞大的骆驼却可以凭借宽大的脚掌成为沙漠之舟．
3．同学们自己分别用笔尖和笔帽扎手，体验有什么不同的感觉．
[师]从同学们看到的、听到的、感觉到的这些现象中，大家会想到什么问题吗?
二、进行新课
[师]请同学们大胆说出自己的问题或想法．
[生]人走过沙滩为什么会留下脚印?
[生]人在雪地上，对雪地的压力差不多，为什么一个人陷了下去，而另一个没陷下去?
[生]笔尖和笔帽扎手时的感觉为什么会不一样?
[生]蝉为什么可以将尖尖的口器插入坚硬的树皮中?
[生]人走过沙滩能留下脚印和软软的沙滩有关系，因为在水泥地上走过就看不到脚印．
[生]用笔尖扎手会感到很疼，蝉的口器能插入很硬的树皮中，是因为笔尖和蝉的口器都很尖．
[生]我认为上面的那些现象都是力作用的结果．
[师]请同学们分析，人站在地面上、板擦或粉笔盒放在水平的桌面上时，人对地或粉笔盒对桌面的作用力的情况．
[生]人站在水平地面上，对地面有一个向下的作用力，板擦或粉笔盒放在水平桌面上时对水平桌面也有向下的作用力，作用力的大小应等于物体的重量．
[师]当我们要将钉子钉入墙面或将一枚图钉按在墙上(也可请一名同学演示，感觉)时，钉子对墙面的作用力的情况又是怎样的呢?
[生]按图钉或钉钉子的时候，钉对墙面有垂直于墙面的作用力．
[师]同学们刚才谈到的几种力的情况，它们有共同的地方吗?
[生]不论是对地面、桌面的力还是对墙面的力，它们都是垂直作用在接触面上的，作用点在地面或墙面(接触面)上．
[师]我们把这种垂直压在物体表面上的力叫压力．
[演示]静止在斜面上或从斜面滑下的物体．
[师]请同学们分析物体对斜面的压力．
[生]物体对斜面的压力垂直作用在斜面上．
[投影]
a．粉笔盒对桌面的压力．
b．物体对斜面的压力．
c．按图钉时图钉对墙的压力．
引导学生分析：图a中，物体由于重力作用而对它的支撑面有压力，压力的大小和重力相等，压力的方向和重力的方向相同，但压力和重力的作用点不同，不能说压力就是重力．图b中，物体由于重力而对支持它的斜面有压力，但压力的方向和重力不同．图c中，图钉对墙的压力来自手对图钉的作用．
通过分析学生应明确，有些压力是由于重力的作用产生的，但大小并不一定都等于重力，只有放在水平面上的物体对支持面的压力大小才等于重力．在很多情况下压力和重力无关，压力不是重力．
[生]压力的作用效果跟什么因素有关呢?
[探究]压力的作用效果和什么因素有关?
[师]同学们可以大胆猜想．
[生]力越大产生效果越明显，因此压力的作用效果和力的大小有关．
[生]用笔尖和笔帽扎手时，用的力差不多大，可用笔尖扎得很痛，而笔帽则没有什么感觉，说明压力的作用效果和力的大小无关，而是和力作用的面积有关．
[生]我们认为压力的作用效果与压力的大小和压力作用的面积可能都有关系．
[师]研究物理问题最好的方法就是实验，同学们的猜想是否正确，大家可以通过实验来验证，请同学们选择合适的器材自己设计并进行实验．
(同学们分组活动，教师巡视并参与学生们的活动，最后进行交流)
第一组：
(1)先将沙子装在一个平底、敞口的玻璃容器中，将沙面摊平．
(2)把压力小桌腿朝下放在沙子上，分别在桌面上加2个和4个砝码，观察并记录小桌腿陷入沙子里的情况．
(3)将沙面摊子后，再将压力小桌面朝下放在沙子上，分别加2个和4个砝码，观察并记录小桌陷入沙子里的情况。
实验表格及现象如下：
次数 受力面积 压力 效果（陷入沙中情况）
1 （小桌腿）小 加2个砝码 显著
2 （小桌腿）小 加4个砝码 很显著
3 （桌面）大 加2个砝码 不显著
4 （桌面）大 加4个砝码 较第三次显著
分析：比较1、2或3、4 次实验，受力面积相同的情况下，加的砝码越多效果越明显，说明压力的作用效果与压力的大小有关．比较1、3或2、4次实验，发现在压力相同的情况下，作用面积越小，压力的作用效果越显著，说明压力的作用效果还与受力面积有关．
结论：压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关系．压力越大，受力面积越小，压力产生的效果越显著，
第二组：
我们组是参考教材P67图13．1-3的方法设计实验的．
(1)准备三块完全相同的橡皮泥(将橡皮泥编号)和两根完全相同的细木条．
(2)将一根细木条放在1号橡皮泥上，通过挂有1个钩码的弹簧测力计使木条对橡皮泥产生压力．
(3)取下1号橡皮泥，换上2号橡皮泥，将弹簧测力计上挂上2个钩码，重做上面实验．
(4)取下2号橡皮泥换上第3号橡皮泥，将两根木条放在橡皮泥上，重复实验(3)。
橡皮泥编号 受力面积 压力 橡皮泥形变情况
1 1根木条 1个钩码 明显
2 1根木条 2个钩码 很明显
3 2根木条 2个钩码 明显
比较三块橡皮泥的形变情况，2号橡皮泥压力的作用效果最明显，说明受力面积相同时，力越大，压力作用效果越显著；压力相同的情况下，受力面积越小，压力作用效果越显著．和第一组的结论相同．
[师]两组同学选择了不同的材料进行实验，两组实验有没有相同的地方呢?
[生]他们研究问题的方法相同，都用了控制变量法．
[师]其他组的同学还有不同的做法可以补充吗?
[生]我们组分别用完全相同的两块橡皮泥，三根木条时挂4个钩码；一根木条时挂2个钩码模拟了教材中“猜一猜”的内容，发现一根木条挂2个钩码时橡皮泥的压痕较深，形变较大，说明压力的作用效果更明显．
[师]大家利用“猜一猜”中的数据，计算两种情况下每平方厘米面积上所受的压力；根据实验现象说明每平方厘米上受的压力和压力作用效果的关系．
(学生计算，一名同学板演)
F1／S1＝24 N／3 cm2＝8 N／cm2
F2／S2＝12 N／1 cm2＝12 N／cm2．
[生]根据计算和实验现象说明，每平方厘米面积所受的力越大，压力的作用效果越明显．
[生]也可以说压力的作用效果跟物体单位面积上受到的力有关系．
[师]物体在单位面积上受到的力叫做压强(pressure)．
[生]可以说压强越大，压力的作用效果越明显．
[投影]
压强的计算公式：p＝
符号的意义及单位：p—压强—帕斯卡(Pa)
F—压力—牛顿(N)
S—受力面积—平方米(m2)
教师说明，在国际单位制中，力的单位是牛顿(N)，面积的单位是平方米(m2)，由公式确定的压强的单位就是牛顿每平方米(N／m2)．人们给压强规定了一个专门的单位叫帕斯卡，简称为帕(Pa)，这是为了纪念法国科学家帕斯卡在物理学方面作出的杰出贡献．1 Pa=1 N／m2．
[师]帕斯卡是一个很小的单位，实际中还常用千帕(kPa)，兆帕(MPa)
[投影]
·一张报纸平放时对桌面的压强约0．5 Pa
·一颗西瓜子平放在桌面上，对桌面压强约20 Pa
·成年人站立时对地面的压强约1．5×104Pa
[例题]将教材中例题投影在大屏幕上让学生分析．G＝2．5 N．5＝4．7×10-2m2．因为书本放在桌面上，所以书对桌面的压力F＝G＝2．5N．受力面积就是书和桌面接触的面积而不是桌子的面积，因此p＝F／S＝2．5N／4．7×10-2m2＝53 Pa．
[投影]
练习1．一个质量是40 kg的中学生，他每只脚着地的面积为120 cm2，他走路时对地的压强是多少帕?(g=10 N／kg)
练习2．芭蕾舞演员的体重是475 N，接地面积为9．5 cm2，一只大象体重60000 N，每只脚掌面积600 cm2，比较芭蕾舞演员足尖对舞台的压强和大象四脚着地时对地面的压强哪个大．
(学生练习，两名同学板演，教师讲评)
1．解：F=G=mg=40 kg×10 N／kg＝400 N
S=120 cm2=1．2×10-2m2
根据p＝ 可知走路时对地压强p＝F／S＝400N／1．2×10-2m2＝3×105Pa
2．解：F1=G1=475 N S1=9．5 cm2=9．5×10-4m2
F2＝G2＝60000 N S2＝6000 cm2×4=0．24 m2
芭蕾舞演员对地面的压强：p1＝F1／S1＝475 N／9．5×10-4m2=5×105Pa
大象对地面的压强：p2=F2／S2＝60000 N／0．24 m2＝2．5×105Pa．
芭蕾舞演员对地面的压强比大象大．
强调：(1)在计算的过程中各单位一定要换算成国际单位．
(2)要弄清受力面积的大小．例如中学生行走时始终有一只脚着地，故受力面积为一只脚的着地面积．而大象四只脚站立时，受力面积则考虑四只脚着地时的面积．
(3)还要注意题中压力的大小就是重力的大小，但不是任何情况下，压力的大小都等于重力．
[师]同学们对压强已有了一定的了解，是不是可以解释教材开头两幅照片中看到的现象呢?
[生]蝉虽然很小，力量不会太大，但它的口器非常尖，和树皮的接触面积很小，单位面积上的压力即压强就会很大，因此能插入树皮．
[生]骆驼虽然身体庞大笨重，但它有四只大脚掌，踩在地上时，地面上单位面积上受的力即压强不会很大，因此，即使在沙漠行走也不会陷进去．
[师]任何物体能够承受的压强都有一定的限度，超过这个限度，物体就会被损坏．因此生产、生活中，有时需要增大压强，有时又需要减小压强．如何改变压强的大小呢?
[想想议议]
[师]请同学们看教材P68的三幅图，讨论人们是要增大压强还是减小压强，用的是什么办法?
[生]斧头上有很窄的刃是为了增大压强，推土机有宽大的履带和将铁轨铺在路枕上是为了减小压强．这三幅图都是用改变受力面积的方法来改变压强的．
[生]压强和压力和受力面积的大小都有关系，也可以通过改变压力来改变压强．比如说书包中装的书太多时，对肩的压强很大，这时可以取出几本书，减小书包对肩的压力从而改变压强．
[师]同学们一定还可以举出生活中许多增大压强或减小压强的例子，大家可以互相讨论．
[生]常用的刀和剪都有一个很薄的刃，这是为了增大压强．
[生]不论是钉子还是大头针、图钉做得很尖，这也是为了增大压强，
[生]载重的大卡车上装有许多很大的轮子，滑雪者的滑雪板做得又宽又长，这些都是为了减小压强．
[师]请同学们从举出的这些例子中，归纳出改变压强的方法有哪些?
[生]压力一定的情况下，可以通过改变受力面积的大小改变压强；受力面积一定时，用改变压力的大小改变压强．
三、小结
1．压力：是垂直作用在物体表面上的力，压力不是重力．
2．压强：是反映压力作用效果的物理量．物体单位面积上受到的压力叫压强．p=F／S．单位是Pa．
3．在压力一定的情况下，增大受力面积，压强减小；减小受力面积，压强增大．
在受力面积一定的情况下，增大压力，压强增大；减小压力，压强减小．
四、动手动脑学物理
1．略
2．沙发或椅子的靠背一般都不是直的，而是稍微凸出的弧形，主要是为了适合人体脊柱的弯曲，在靠上去的时候，尽可能增加人后背与沙发靠背的接触面积，减小压强，使人能感觉更舒服．人们坐在松软的沙发上比坐在木板椅子上感觉更舒服也是同样的道理．
3．解：m0＝4×104kg S0＝5 m2．
根据题意，因为坦克前后对称，所以当坦克履带的一半压在气袋上时，作用在气袋上的压力应是坦克重量的一半即F= m0g＝ ×4×104kg×9．8N／kg=19．6×104N．气袋的受力面积是坦克履带面积的一半即S= S0= ×5m2＝2．5m2．因此，坦克对气袋的压强：p=F／S＝19．6×104N／2．5 m2＝7．84×104Pa．
4．分析：大纸板边长是小纸板边长的2倍，则大纸板面积为小纸板面积的4倍，即S大=4S小．如果忽略纸板的重力，各放一枚硬币时，压力相同，所以有p大=p小，因此在向袋内吹气时大纸板首先会被“抬”起来．
要想使两纸板同时被举高，则需两纸板对气袋的压强相同，在不改变纸板大小(即受力面
积)的条件下要增大大纸板上的压力使F大=4F小，即在大纸板上放4枚一元的硬币．
五、板书设计
压力：垂直压在物体表面的力叫压力
意义：压强是表示压力作用效果的物理量
定义：物体单位面积上的压力叫压强（p）
公式：p=F/S
单位 Pa 1Pa=1N/1m2
S p
F一定时
S p
F p
S一定时
F p