淺析初中物理“壓力與壓強”內容的運用

“壓力與壓強”這一內容既是力學中的重要內容，又是初中物理教學的重點和難點之一。不過在教學過程中，筆者發(fā)現(xiàn)，學生對“壓力和壓強”這一內容的掌握和運用情況不盡如人意。為了以學生為主體，激發(fā)他們的學習興趣，讓他們靈活運用“壓力與壓強”的相關知識解決實際問題，筆者結合教學實踐，探討“壓力與壓強”這一內容的實際運用。

一、明確概念

壓力，即垂直作用在物體表面上的力，它的方向總指向受力物并與受力物垂直（F=PS）。壓強，即物體所受壓力的大小與受力面積的比（P=F/S），它是描述壓力產(chǎn)生效果的物理量。在實際教學中，筆者有兩個發(fā)現(xiàn)：一是一些學生認為壓力就是壓強；二是另一些學生認為壓力的大小就是物體的重力。為了防止學生混淆概念，我們可通過例題明確壓力與壓強的關系。

例1 一塊重為80N、邊長為0.1m的正方形鐵塊，放在面積為1m2的水平桌面中央，問鐵塊對桌面的壓強是多少？

解析 根據(jù)P=F/S，我們要求出桌面所受的壓強就必須先求出桌面所受的壓力及受力面積。通過分析，我們知道鐵塊對桌面的壓力等于鐵塊的重力（水平、垂直、平衡）80N，受力面積為鐵塊的底面積S=0.1m×0.1m=0.01m2，所以桌面所受壓強P=F/S=80N/0.01m2=8000pa。

通過解析例題，可讓學生明確：壓力與壓強不同，壓力與重力也不同，它們是各自獨立的物理單位。

二、具體運用

“壓力與壓強”這一內容涉及范圍較廣，而且問題中可能涉及固體、液體、氣體和流體，因此，筆者著重介紹“壓力與壓強”的相關知識在固體、液體、氣體和流體中的運用。

1.大氣壓強

大氣壓強，即大氣對浸在它里面的物體所產(chǎn)生的壓強。標準大氣壓P=1.01×105pa，一般取作105pa。因為隨著海拔的增高，空氣越來越稀薄，所以大氣壓強隨海拔的增高而減小。

例2 某種規(guī)格的高壓鍋出氣口的直徑為3.2mm，計算出它的面積約為8mm2。要使鍋內的氣壓達到2個標準大氣壓，問該高壓鍋應配備的限壓閥的質量為多少克（設外界氣壓為標準大氣壓，標準大氣壓取105pa，g取10N/kg）？

解析 設出氣口的面積為S，限壓閥的質量為m，外界大氣壓為p，鍋內氣壓為p1。限壓閥的作用是為了保證鍋內有2個標準大氣壓，通過分析我們知道，鍋內的壓強必須和外界壓強及限壓閥對出氣口的壓強相等，由于出氣口的面積即為受力面積，所以我們可以得出鍋內外的壓力相等，即：p1S=pS+mg，

m =（p1-p）S/g=0.08kg=80g。

通過解析例題，可讓學生明晰：涉及“大氣壓強”這一知識的題目，關鍵在于做好受力分析，明確物體的受力情況后，利用壓強的計算公式很容易解題。

2.固體壓強

固體壓強，即物體由于外因或內因而形變時，在它內部任一截面的兩方即出現(xiàn)相互的作用力。通過分析可知，學生在解答有關“固體壓強”的相關題目時，出錯率較高，其主要原因是：概念不清、未明確受力面積以及不能靈活運用公式等。

例3 如圖1所示，實心均勻的正方體甲和乙放置于水平地面上，受到的重力均為64牛，乙的邊長為0.2米，甲的邊長為0.3米。求：正方體乙對水平地面的壓強；正方體甲、乙的密度。若在正方體甲、乙上沿水平方向分別截去相同的厚度h后，甲、乙剩余部分對水平地面的壓強分別是多少？它們對應的h的取值范圍是怎樣的？

解析 因為乙受到的重力為64牛，且靜止垂直于水平地面，所以可得出地面所受到的壓力即為乙的重力；乙為正方形，地面的受力面積即為乙的底面積，確定了壓力和受力面積，根據(jù)P=F/S，求出乙對水平地面的壓強?？梢?，第一問的關鍵在于確定壓力和受力面積。第二問主要考密度知識，我們不在此贅言。第三問解題的關鍵在于求出臨界點，即求出當甲、乙壓強相同時，厚度h的值，然后，分情況討論。

本題的關鍵在于對公式P=gh的靈活運用。雖然P=gh為液體壓強的計算公式，但它同樣適用密度均勻的長方體、圓柱體和正方體，因此，學生在解題時應靈活運用公式。

3.液體壓強

液體壓強，即液體對容器底、內部以及內壁所產(chǎn)生的壓強（P= gh）。它的特點是：同一液體，壓強隨著深度的增加而增加；不同液體，同一深度，壓強隨密度的增大而增大。與“大氣壓強”和“固體壓強”的相關知識相比，“液體壓強”的相關知識難度較大，但只要學生牢記基本公式，并靈活運用，還是能做對相關題目。

例4 玻璃杯中裝有重為5牛的水，杯子的底面積為20厘米2，杯內水面高度為20厘米。若玻璃杯受到的重力為1牛，求：水對杯底產(chǎn)生的壓力；裝有水的玻璃杯對水平桌面的壓強。

解析 本題考查的“液體壓強”知識較為簡單，只要通過液體壓強的計算公式就能快速求出答案：P1=gh1=1 960pa，F(xiàn)1=P1S=3.92N；P2=F2/S=G/S=3 000pa。

展示這道例題旨在讓學生牢記基本公式，畢竟較難的題目也是立足于基本公式（P=gh）之上，所以，學生一定要記牢基本公式，為靈活解題打下基礎。

4.流體壓強

由于液體和氣體都具有流動性，故稱為流體。流體流動時產(chǎn)生的壓強稱為流體壓強。流體壓強的大小與流體的流速有關，流體壓強在流速大的地方較小，在流速小的地方較大。有關“流體壓強”這一知識的題目較為簡單，主要是利用流速與流體的壓強關系解題。

例5 如圖2所示，小明做了一個物理實驗：從B管右端向管內吹氣，A管水面上升，這說明了什么原理？

解析 由于管中上端開口處空氣流速大，下端水面上空的空氣流速小，因此，管內的水會在容器內空氣的較大壓強的作用下向上運動，所以，其原理是：對流體而言，流速越大的位置，壓強越小。

在初中物理教學中，為了使學生掌握并靈活運用“壓力與壓強”的相關知識，教師應注重習題的講解與分析，以使學生在面對實際問題時，有效選擇簡潔的解題方法，最終實現(xiàn)物理教學生活化的目的。

（作者單位：山東省莒南縣道口鎮(zhèn)初級中學）

（責任編輯：梁金）