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    向?qū)W生逐步滲透科學(xué)的研究方法

    2014-09-17 16:13:56環(huán)晴
    關(guān)鍵詞:電子秤氣球重力

    環(huán)晴

    一、設(shè)計(jì)理念

    1.選擇合適的實(shí)驗(yàn)方案。

    新課程標(biāo)準(zhǔn)提出,物理學(xué)實(shí)驗(yàn)是人類認(rèn)識(shí)世界的一種重要活動(dòng),要重視物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式,倡導(dǎo)科學(xué)探究。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué),能夠激發(fā)學(xué)生的好奇心和探究欲,培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和創(chuàng)新能力。實(shí)驗(yàn)教學(xué)分為兩個(gè)部分,一是演示實(shí)驗(yàn),另一個(gè)是學(xué)生實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)具有真實(shí)性,能直觀地反映問題,而不僅僅是紙上談兵。同時(shí)實(shí)驗(yàn)還能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。所以在教學(xué)中,應(yīng)設(shè)法將問題通過實(shí)驗(yàn)向?qū)W生展示。

    對(duì)于演示實(shí)驗(yàn),教師課前必須充分準(zhǔn)備才能確保實(shí)驗(yàn)的成功,對(duì)可視性差的實(shí)驗(yàn)要進(jìn)行不斷的優(yōu)化,越是難成功的實(shí)驗(yàn)越是能抓住學(xué)生的興奮點(diǎn)。新課引入時(shí),我做了“在釘板上壓氣球”的實(shí)驗(yàn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)很容易失敗,課前我反復(fù)進(jìn)行了測(cè)試,發(fā)現(xiàn)氣球不能吹得太大,放的重物要穩(wěn),放的重物的質(zhì)量要合適。

    壓力的大小和方向是這節(jié)課的難點(diǎn),為了讓學(xué)生感知壓力的方向是垂直于接觸面的、在斜面上時(shí)壓力的大小不等于重力,我采用了這樣兩個(gè)實(shí)驗(yàn):將重物放在鋼鋸條上,將鋼鋸條傾斜放置,觀察它的形變;在電子秤上放置重物,比較電子秤水平放置時(shí)和傾斜放置時(shí)讀數(shù)的變化(通過實(shí)物投影儀增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的可視性)。

    將實(shí)驗(yàn)“探究壓力的作用效果”安排為學(xué)生分組實(shí)驗(yàn),該實(shí)驗(yàn)可操作性強(qiáng),給學(xué)生留下一定的空間,自行設(shè)計(jì)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究,提高學(xué)生自主研究的能力。

    2.將物理學(xué)研究方法滲透于知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)過程中。

    知識(shí)的創(chuàng)新來源于科學(xué)的研究方法。中學(xué)物理中常用到的研究物理問題的方法有很多。如歸納法、轉(zhuǎn)換法、等效替代法、控制變量法、理想推理法、類比法等。教師在向?qū)W生傳授知識(shí)的同時(shí),一定要逐步滲透科學(xué)的研究方法,使學(xué)生掌握科學(xué)研究的工具,讓學(xué)生在潛移默化中提高自身的科學(xué)素養(yǎng)。

    這節(jié)課涉及了以下研究方法:運(yùn)用“歸納法”,通過對(duì)大量實(shí)例的分析歸納,總結(jié)出壓力的特征;運(yùn)用“控制變量法”“轉(zhuǎn)換法”,探究壓力的作用效果與壓力和受力面積的關(guān)系;類比速度建立的過程,運(yùn)用“比值法”定義物理量壓強(qiáng)。這里特別要強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生對(duì)于概念的建立需要一個(gè)體驗(yàn)和思考的過程,所以在引入“壓強(qiáng)”這一新的物理量時(shí),我設(shè)置了芭蕾舞演員和大象對(duì)地面的壓力作用效果這一情景,通過比較引導(dǎo)學(xué)生思考在壓力和受力面積都不相同時(shí),可通過計(jì)算單位面積上受到的壓力來比較壓力的作用效果。同時(shí)與速度進(jìn)行類比,學(xué)生自然就想到用“比值法”定義一個(gè)物理量來反映壓力的作用效果。

    3.巧妙利用多媒體展示生活中的物理現(xiàn)象。

    在課堂教學(xué)中合理、科學(xué)、有選擇性地利用多媒體, 能切實(shí)提高課堂教學(xué)的有效性。多媒體教學(xué)為學(xué)生提供了豐富的文字、圖形、圖像、聲音素材,實(shí)現(xiàn)教學(xué)交互,從各個(gè)方面刺激學(xué)生的感官,達(dá)到直觀、易記、容量大的教學(xué)效果。在猜想壓力的作用效果與什么因素有關(guān)的這個(gè)環(huán)節(jié)中,播放了動(dòng)物世界中北極熊在冰面上爬行的一段視頻。成年北極熊在冰面上小心翼翼地行走時(shí),突然出現(xiàn)了意外,冰面破裂了,它立即采用了什么方式來保護(hù)自己呢?小熊仔為什么安然無恙呢?這段視頻既真實(shí)又有趣,同時(shí)又恰到好處地反映了我們所要研究的問題,大大激發(fā)了學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣。

    二、教學(xué)目標(biāo)

    1.知識(shí)與技能

    (1)理解什么是壓力,知道壓力與重力的區(qū)別。

    (2)理解壓力的作用效果跟哪些因素有關(guān)。

    (3)了解壓強(qiáng)的定義式以及單位。

    (4)應(yīng)用壓強(qiáng)公式進(jìn)行計(jì)算。

    2.過程與方法

    (1)通過作圖,歸納分析出壓力特征。

    (2)觀察生活中與壓強(qiáng)有關(guān)的各種現(xiàn)象,對(duì)影響壓力作用效果的因素進(jìn)行合理的猜測(cè)。

    (3)通過實(shí)驗(yàn),探究壓力的作用效果與什么因素有關(guān)。體會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、收集有效信息、歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)論的過程,進(jìn)一步理解控制變量的實(shí)驗(yàn)方法。

    (4)通過對(duì)數(shù)據(jù)分析,經(jīng)歷壓強(qiáng)這一物理量建立的過程,理解比值法定義的意義。

    3.情感、態(tài)度與價(jià)值觀

    (1)培養(yǎng)學(xué)生觀察生活、積極思考、敢于質(zhì)疑、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。

    (2)培養(yǎng)學(xué)生參與科學(xué)探究的興趣,提高學(xué)習(xí)的自信心,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

    (3)使學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)對(duì)人類生活的重要性,產(chǎn)生將科學(xué)知識(shí)服務(wù)于人類的意識(shí)。

    三、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

    1.教學(xué)重點(diǎn):通過實(shí)驗(yàn)探究影響壓力作用效果的因素,知道壓強(qiáng)的定義式。

    2.教學(xué)難點(diǎn):(1)壓力的大小和方向;(2)如何引導(dǎo)出壓強(qiáng)的概念并理解比值法定義物理量的意義。

    四、教具準(zhǔn)備

    鋼鋸條、電子秤、壓力小桌、秤砣、鉤碼、海綿、氣球、釘板、多媒體設(shè)備等。

    五、教學(xué)過程

    (一)引入

    大家有看過“人睡釘板”的表演嗎?(PPT展示圖1)這個(gè)人為什么會(huì)安然無恙?是不是真的有特異功能呢?今天我們也來上演這驚人的一幕。

    實(shí)驗(yàn)1:向?qū)W生展示釘板,并讓學(xué)生用手觸碰感受。在釘板上放置一氣球,壓上一塊鐵板,并在鐵板上放上了秤砣,氣球沒有破裂(如圖2)。緊接著又將氣球放在了一個(gè)只有三根釘?shù)尼敯迳?,瞬間氣球炸裂了。為什么釘少的氣球反而容易炸呢?帶著這個(gè)疑問我們來學(xué)習(xí)今天這堂課的內(nèi)容“壓強(qiáng)”。(板書:壓強(qiáng))

    (二)壓力

    師:氣球會(huì)炸裂是因?yàn)樗艿搅藟毫?,要認(rèn)識(shí)壓強(qiáng),我們得首先了解壓力。

    實(shí)驗(yàn)2:將一重物放在鋼鋸條上,我們看到了什么現(xiàn)象?(如圖3)

    生:鋼鋸條發(fā)生了形變,重物對(duì)鋼鋸條有壓力的作用。

    師:生活中壓力無處不在,我站在地面上我對(duì)地面有壓力;用錘子將釘子釘入墻內(nèi),錘對(duì)釘子有壓力;汽車停在斜坡上,汽車對(duì)斜坡有壓力,請(qǐng)大家在圖中畫出壓力的示意圖。

    請(qǐng)學(xué)生在實(shí)物展臺(tái)上作圖,其他學(xué)生在講義上完成。

    引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)這幾張圖歸納出壓力的作用點(diǎn)以及方向(圖6中壓力的方向,通過實(shí)驗(yàn)2中將鋼鋸條傾斜放置觀察鋼鋸條的形變來說明),從而給壓力下個(gè)定義。

    (板書:垂直作用于物體表面的力叫做壓力。)

    師:若圖4中人的重力是500N,則平衡木所受壓力是多少?

    生:500N。

    師:壓力是重力嗎?為什么壓力的大小等于重力呢?

    在黑板上作圖,根據(jù)二力平衡和一對(duì)相互作用力的知識(shí)解釋原因。

    師:那壓力的大小是不是在任何情況下都等于重力呢?

    生:不一定,如圖5,壓力的大小與重力無關(guān)。

    師:圖6中,物體對(duì)斜面的壓力大小是否等于重力呢?

    實(shí)驗(yàn)3:將一重物放在一電子秤上,比較電子秤水平放置時(shí)和傾斜放置時(shí)兩次的示數(shù)。(實(shí)物投影)

    師:電子秤水平放置時(shí)重物對(duì)電子秤的壓力等于重力,傾斜放置時(shí)重物對(duì)電子秤的壓力小于重力。通過上述分析,我們知道了,壓力的大小不一定等于重力,只有在某些特殊的情況下才等于重力。

    (三)探究壓力的作用效果

    實(shí)驗(yàn)4:用力壓氣球,觀察壓力的作用效果。

    生:壓力的作用效果是使氣球發(fā)生形變。

    實(shí)驗(yàn)5:用一只手平壓在氣球上,另一只手的食指頂住氣球,觀察氣球的形變情況。改變壓力的大小,氣球的形變有何不同?

    師:觀看一段視頻(熊在冰面上行走),思考?jí)毫Φ淖饔眯Чc什么因素有關(guān),并說說你的理由。

    生:壓力的作用效果與壓力大小和受力面積有關(guān)。

    (板書:壓力的作用效果與壓力大小和受力面積有關(guān)。)

    師:我們的猜想是否正確呢?下面通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。

    學(xué)生活動(dòng)2:用器材小桌、海綿和鉤碼,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證猜想。

    學(xué)生分組實(shí)驗(yàn),設(shè)計(jì)方案,進(jìn)行操作,得出結(jié)論。小組通過實(shí)物投影向大家匯報(bào)實(shí)驗(yàn)過程。

    老師點(diǎn)評(píng)并歸納整理。

    實(shí)驗(yàn)方法:控制變量法。

    (結(jié)論)壓力的作用效果與壓力大小有關(guān)。受力面積相同時(shí),壓力越大,壓力的作用效果越明顯。

    (PPT展示圖8)探究壓力的作用效果與受力面積的關(guān)系。

    (結(jié)論)壓力的作用效果與受力面積有關(guān)。壓力相同時(shí),受力面積越小,壓力的作用效果越明顯。

    (四)壓強(qiáng)

    師:現(xiàn)在老師遇到這樣一個(gè)難題,壓力大小不等,受力面積也不等,我們?nèi)绾伪容^壓力的作用效果呢?請(qǐng)大家看圖9,芭蕾舞演員足尖立地和大象站立,誰對(duì)地面壓力的作用效果更明顯呢?

    芭蕾舞演員重500N,一只腳觸地面積約10cm2。

    一頭大象重60000N,四足觸地面積約3000cm2。

    生:算出單位面積上受到的壓力來比較,芭蕾舞演員足尖立地時(shí),地面1cm2面積受到的壓力是50N,大象四腳立地時(shí),地面1cm2面積受到的壓力是20N,所以芭蕾舞演員足尖立地時(shí)對(duì)地面的壓力作用效果更明顯。

    師:我們可以定義一個(gè)新的物理量來表示壓力的作用效果,如何定義?(通過類比速度物理量的引入給學(xué)生一點(diǎn)提示)

    生:用物體所受的壓力與受力面積的比來定義這個(gè)物理量。

    師:我們把這個(gè)物理量叫做壓強(qiáng)。

    (板書:壓強(qiáng)表示壓力的作用效果)

    公式:p=F/S

    引導(dǎo)學(xué)生通過公式得出壓強(qiáng)的國(guó)際單位是1N/m2。

    師:為了紀(jì)念法國(guó)物理學(xué)家帕斯卡在壓強(qiáng)領(lǐng)域作出的貢獻(xiàn),將壓強(qiáng)的單位命名為帕斯卡,簡(jiǎn)稱為帕,1Pa= 1N/m2。

    學(xué)生活動(dòng)3:一輛坦克的質(zhì)量為20t,每條履帶與水平地面的接觸面積為2m2,求坦克行駛時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)。(g取10N/kg)

    學(xué)生到黑板上進(jìn)行板書。老師在點(diǎn)評(píng)時(shí)強(qiáng)調(diào)F=G。計(jì)算結(jié)果是坦克對(duì)地面的壓強(qiáng)是5×104Pa。其物理意義是:1m2面積上受到的壓力是5×104N。

    學(xué)生活動(dòng)4:估算你站立時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)。(腳的形狀近似看成是長(zhǎng)方形)

    學(xué)生將計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行交流匯報(bào)。

    老師點(diǎn)評(píng):一名中學(xué)生站在水平地面上對(duì)地面的壓強(qiáng)可達(dá)104Pa。體重大的同學(xué)對(duì)地面的壓強(qiáng)不一定大。在計(jì)算的過程中要注意單位換算。Pa是個(gè)很小的單位,一張報(bào)紙對(duì)折放在桌上,對(duì)桌面的壓強(qiáng)約為1Pa。

    (五)結(jié)束語

    學(xué)習(xí)了今天的內(nèi)容,我想大家應(yīng)該能解釋為什么氣球壓在釘子密集的釘板上沒有炸裂。

    生:通過增大了受力面積,減小壓強(qiáng)。

    (作者單位:南京外國(guó)語學(xué)校)

    請(qǐng)學(xué)生在實(shí)物展臺(tái)上作圖,其他學(xué)生在講義上完成。

    引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)這幾張圖歸納出壓力的作用點(diǎn)以及方向(圖6中壓力的方向,通過實(shí)驗(yàn)2中將鋼鋸條傾斜放置觀察鋼鋸條的形變來說明),從而給壓力下個(gè)定義。

    (板書:垂直作用于物體表面的力叫做壓力。)

    師:若圖4中人的重力是500N,則平衡木所受壓力是多少?

    生:500N。

    師:壓力是重力嗎?為什么壓力的大小等于重力呢?

    在黑板上作圖,根據(jù)二力平衡和一對(duì)相互作用力的知識(shí)解釋原因。

    師:那壓力的大小是不是在任何情況下都等于重力呢?

    生:不一定,如圖5,壓力的大小與重力無關(guān)。

    師:圖6中,物體對(duì)斜面的壓力大小是否等于重力呢?

    實(shí)驗(yàn)3:將一重物放在一電子秤上,比較電子秤水平放置時(shí)和傾斜放置時(shí)兩次的示數(shù)。(實(shí)物投影)

    師:電子秤水平放置時(shí)重物對(duì)電子秤的壓力等于重力,傾斜放置時(shí)重物對(duì)電子秤的壓力小于重力。通過上述分析,我們知道了,壓力的大小不一定等于重力,只有在某些特殊的情況下才等于重力。

    (三)探究壓力的作用效果

    實(shí)驗(yàn)4:用力壓氣球,觀察壓力的作用效果。

    生:壓力的作用效果是使氣球發(fā)生形變。

    實(shí)驗(yàn)5:用一只手平壓在氣球上,另一只手的食指頂住氣球,觀察氣球的形變情況。改變壓力的大小,氣球的形變有何不同?

    師:觀看一段視頻(熊在冰面上行走),思考?jí)毫Φ淖饔眯Чc什么因素有關(guān),并說說你的理由。

    生:壓力的作用效果與壓力大小和受力面積有關(guān)。

    (板書:壓力的作用效果與壓力大小和受力面積有關(guān)。)

    師:我們的猜想是否正確呢?下面通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。

    學(xué)生活動(dòng)2:用器材小桌、海綿和鉤碼,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證猜想。

    學(xué)生分組實(shí)驗(yàn),設(shè)計(jì)方案,進(jìn)行操作,得出結(jié)論。小組通過實(shí)物投影向大家匯報(bào)實(shí)驗(yàn)過程。

    老師點(diǎn)評(píng)并歸納整理。

    實(shí)驗(yàn)方法:控制變量法。

    (結(jié)論)壓力的作用效果與壓力大小有關(guān)。受力面積相同時(shí),壓力越大,壓力的作用效果越明顯。

    (PPT展示圖8)探究壓力的作用效果與受力面積的關(guān)系。

    (結(jié)論)壓力的作用效果與受力面積有關(guān)。壓力相同時(shí),受力面積越小,壓力的作用效果越明顯。

    (四)壓強(qiáng)

    師:現(xiàn)在老師遇到這樣一個(gè)難題,壓力大小不等,受力面積也不等,我們?nèi)绾伪容^壓力的作用效果呢?請(qǐng)大家看圖9,芭蕾舞演員足尖立地和大象站立,誰對(duì)地面壓力的作用效果更明顯呢?

    芭蕾舞演員重500N,一只腳觸地面積約10cm2。

    一頭大象重60000N,四足觸地面積約3000cm2。

    生:算出單位面積上受到的壓力來比較,芭蕾舞演員足尖立地時(shí),地面1cm2面積受到的壓力是50N,大象四腳立地時(shí),地面1cm2面積受到的壓力是20N,所以芭蕾舞演員足尖立地時(shí)對(duì)地面的壓力作用效果更明顯。

    師:我們可以定義一個(gè)新的物理量來表示壓力的作用效果,如何定義?(通過類比速度物理量的引入給學(xué)生一點(diǎn)提示)

    生:用物體所受的壓力與受力面積的比來定義這個(gè)物理量。

    師:我們把這個(gè)物理量叫做壓強(qiáng)。

    (板書:壓強(qiáng)表示壓力的作用效果)

    公式:p=F/S

    引導(dǎo)學(xué)生通過公式得出壓強(qiáng)的國(guó)際單位是1N/m2。

    師:為了紀(jì)念法國(guó)物理學(xué)家帕斯卡在壓強(qiáng)領(lǐng)域作出的貢獻(xiàn),將壓強(qiáng)的單位命名為帕斯卡,簡(jiǎn)稱為帕,1Pa= 1N/m2。

    學(xué)生活動(dòng)3:一輛坦克的質(zhì)量為20t,每條履帶與水平地面的接觸面積為2m2,求坦克行駛時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)。(g取10N/kg)

    學(xué)生到黑板上進(jìn)行板書。老師在點(diǎn)評(píng)時(shí)強(qiáng)調(diào)F=G。計(jì)算結(jié)果是坦克對(duì)地面的壓強(qiáng)是5×104Pa。其物理意義是:1m2面積上受到的壓力是5×104N。

    學(xué)生活動(dòng)4:估算你站立時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)。(腳的形狀近似看成是長(zhǎng)方形)

    學(xué)生將計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行交流匯報(bào)。

    老師點(diǎn)評(píng):一名中學(xué)生站在水平地面上對(duì)地面的壓強(qiáng)可達(dá)104Pa。體重大的同學(xué)對(duì)地面的壓強(qiáng)不一定大。在計(jì)算的過程中要注意單位換算。Pa是個(gè)很小的單位,一張報(bào)紙對(duì)折放在桌上,對(duì)桌面的壓強(qiáng)約為1Pa。

    (五)結(jié)束語

    學(xué)習(xí)了今天的內(nèi)容,我想大家應(yīng)該能解釋為什么氣球壓在釘子密集的釘板上沒有炸裂。

    生:通過增大了受力面積,減小壓強(qiáng)。

    (作者單位:南京外國(guó)語學(xué)校)

    請(qǐng)學(xué)生在實(shí)物展臺(tái)上作圖,其他學(xué)生在講義上完成。

    引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)這幾張圖歸納出壓力的作用點(diǎn)以及方向(圖6中壓力的方向,通過實(shí)驗(yàn)2中將鋼鋸條傾斜放置觀察鋼鋸條的形變來說明),從而給壓力下個(gè)定義。

    (板書:垂直作用于物體表面的力叫做壓力。)

    師:若圖4中人的重力是500N,則平衡木所受壓力是多少?

    生:500N。

    師:壓力是重力嗎?為什么壓力的大小等于重力呢?

    在黑板上作圖,根據(jù)二力平衡和一對(duì)相互作用力的知識(shí)解釋原因。

    師:那壓力的大小是不是在任何情況下都等于重力呢?

    生:不一定,如圖5,壓力的大小與重力無關(guān)。

    師:圖6中,物體對(duì)斜面的壓力大小是否等于重力呢?

    實(shí)驗(yàn)3:將一重物放在一電子秤上,比較電子秤水平放置時(shí)和傾斜放置時(shí)兩次的示數(shù)。(實(shí)物投影)

    師:電子秤水平放置時(shí)重物對(duì)電子秤的壓力等于重力,傾斜放置時(shí)重物對(duì)電子秤的壓力小于重力。通過上述分析,我們知道了,壓力的大小不一定等于重力,只有在某些特殊的情況下才等于重力。

    (三)探究壓力的作用效果

    實(shí)驗(yàn)4:用力壓氣球,觀察壓力的作用效果。

    生:壓力的作用效果是使氣球發(fā)生形變。

    實(shí)驗(yàn)5:用一只手平壓在氣球上,另一只手的食指頂住氣球,觀察氣球的形變情況。改變壓力的大小,氣球的形變有何不同?

    師:觀看一段視頻(熊在冰面上行走),思考?jí)毫Φ淖饔眯Чc什么因素有關(guān),并說說你的理由。

    生:壓力的作用效果與壓力大小和受力面積有關(guān)。

    (板書:壓力的作用效果與壓力大小和受力面積有關(guān)。)

    師:我們的猜想是否正確呢?下面通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。

    學(xué)生活動(dòng)2:用器材小桌、海綿和鉤碼,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證猜想。

    學(xué)生分組實(shí)驗(yàn),設(shè)計(jì)方案,進(jìn)行操作,得出結(jié)論。小組通過實(shí)物投影向大家匯報(bào)實(shí)驗(yàn)過程。

    老師點(diǎn)評(píng)并歸納整理。

    實(shí)驗(yàn)方法:控制變量法。

    (結(jié)論)壓力的作用效果與壓力大小有關(guān)。受力面積相同時(shí),壓力越大,壓力的作用效果越明顯。

    (PPT展示圖8)探究壓力的作用效果與受力面積的關(guān)系。

    (結(jié)論)壓力的作用效果與受力面積有關(guān)。壓力相同時(shí),受力面積越小,壓力的作用效果越明顯。

    (四)壓強(qiáng)

    師:現(xiàn)在老師遇到這樣一個(gè)難題,壓力大小不等,受力面積也不等,我們?nèi)绾伪容^壓力的作用效果呢?請(qǐng)大家看圖9,芭蕾舞演員足尖立地和大象站立,誰對(duì)地面壓力的作用效果更明顯呢?

    芭蕾舞演員重500N,一只腳觸地面積約10cm2。

    一頭大象重60000N,四足觸地面積約3000cm2。

    生:算出單位面積上受到的壓力來比較,芭蕾舞演員足尖立地時(shí),地面1cm2面積受到的壓力是50N,大象四腳立地時(shí),地面1cm2面積受到的壓力是20N,所以芭蕾舞演員足尖立地時(shí)對(duì)地面的壓力作用效果更明顯。

    師:我們可以定義一個(gè)新的物理量來表示壓力的作用效果,如何定義?(通過類比速度物理量的引入給學(xué)生一點(diǎn)提示)

    生:用物體所受的壓力與受力面積的比來定義這個(gè)物理量。

    師:我們把這個(gè)物理量叫做壓強(qiáng)。

    (板書:壓強(qiáng)表示壓力的作用效果)

    公式:p=F/S

    引導(dǎo)學(xué)生通過公式得出壓強(qiáng)的國(guó)際單位是1N/m2。

    師:為了紀(jì)念法國(guó)物理學(xué)家帕斯卡在壓強(qiáng)領(lǐng)域作出的貢獻(xiàn),將壓強(qiáng)的單位命名為帕斯卡,簡(jiǎn)稱為帕,1Pa= 1N/m2。

    學(xué)生活動(dòng)3:一輛坦克的質(zhì)量為20t,每條履帶與水平地面的接觸面積為2m2,求坦克行駛時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)。(g取10N/kg)

    學(xué)生到黑板上進(jìn)行板書。老師在點(diǎn)評(píng)時(shí)強(qiáng)調(diào)F=G。計(jì)算結(jié)果是坦克對(duì)地面的壓強(qiáng)是5×104Pa。其物理意義是:1m2面積上受到的壓力是5×104N。

    學(xué)生活動(dòng)4:估算你站立時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)。(腳的形狀近似看成是長(zhǎng)方形)

    學(xué)生將計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行交流匯報(bào)。

    老師點(diǎn)評(píng):一名中學(xué)生站在水平地面上對(duì)地面的壓強(qiáng)可達(dá)104Pa。體重大的同學(xué)對(duì)地面的壓強(qiáng)不一定大。在計(jì)算的過程中要注意單位換算。Pa是個(gè)很小的單位,一張報(bào)紙對(duì)折放在桌上,對(duì)桌面的壓強(qiáng)約為1Pa。

    (五)結(jié)束語

    學(xué)習(xí)了今天的內(nèi)容,我想大家應(yīng)該能解釋為什么氣球壓在釘子密集的釘板上沒有炸裂。

    生:通過增大了受力面積,減小壓強(qiáng)。

    (作者單位:南京外國(guó)語學(xué)校)

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