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压强

时间:2012-02-10 11:53来源:本站 作者:张军 点击:
山东省苍山县实验中学    张军
 
一、教学目标
1. 知识与技能
(1)知道压力的概念;懂得压力垂直于受力面。
(2)理解压强的概念,公式和单位——帕斯卡;能应用压强知识进行有关的计算。解释简单的现象和解决简单的问题。
(3)知道压强增大和减小的途径。
2. 过程与方法
(1)能设计并进行探究压力产生效果与哪些因素有关,并建立压强的概念。
(2)了解改变压强的实际意义和基本方法,让学生具有运用知识解释简单现象和解决简单问题的能力。
3.情感态度与价值观
(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。
 
二、重点、难点
1.重点
(1)压力的概念。
(2)压强的概念,公式和单位——帕斯卡。
(3)能运用压强的公式进行有关计算,解释简单现象。
2.难点
(1)压力与重力的区别。
(2)压强的概念及有关计算。
 
三、教学思路
压强的概念是本节的教学重点。理解压强概念关键在于认识压力产生的效果跟受力面积有关系。在教学中,首先以演示实验——细线分肥皂,让学生先感受相同压力不同效果的巨大差别,再与学生共同探究压力的概念。为了突破本节的难点――压力与重力的区别,针对学生设计了几个问题,由此来辨析压力与重力的区别。学生知道压力的概念后,让学生用两只手的食指同时压铅笔的两端感受压力的效果,由此提出问题并进行猜想,设计实验并进行探究,由此得出结论:压力的作用效果不仅与压力的大小有关,还与受力面积有关。
为了比较压力的作用效果,就应比较单位面积上受到的压力,引导学生由比值法定义压强的概念以及压强的公式。得出公式后,再由公式得出压强的单位,在此基础上介绍压强的单位帕斯卡,并列举一些小数据使学生对1Pa的压强形成具体的概念。公式及单位都具备即可以进行公式的简单应用,学生解决学案上设计好的题目,请学生上黑板板演,由学生共同批改并指正。
增大和减小压强的方法在日常生活中的应用非常广泛,由学生自己根据压强公式找到增大和减小压强的方法,从自己身边开始找增大和减小压强的例子,并延伸到生产和生活中。展开讨论加深学生对压强概念的理解和应用。
 
四、教具准备
演示:铁架台、铁圈、肥皂、粗绳、细线、重物(盒子里放几个钩码)。
分组:海绵状泡沫塑料、钉子小桌、钩码(二个)、用铁丝撑起的橡皮膜。
 
五、教学过程
(一)创设情景
师:(出示一块肥皂)这是什么?
生:肥皂。
师:我想把它分成两块,请一个同学和我共同完成。
师生共同把一条粗绳挂在肥皂上(肥皂架在铁架台上),下面挂上重物。问:能把肥皂分成两块么?
生:不能。
把一条细线挂在肥皂上,下面挂上重物。肥皂被细绳分成两块。
生:哇!好厉害。
师:为什么施加了一样的压力,产生的效果却不同,带着你的疑问我们来共同探究本节的内容。
说明:生活中应用压强的实例很多,所以引入压强的方法也很多,本设计从学生手边的肥皂入手,体现“从生活走向物理”。
(二)自主学习
1、物理学中将                                叫做压力。由此可以看出压力的方向与物体的表面         ,置于水平面上的物体对支持面的压力的大小与物理重力的大小        
2、压力与重力是相同的力么?
3、由图8-4分析可知,当受力面积相同时,压力越     ,压力的作用效果越明显;当压力相同时,受力面积越      ,压力的作用效果越明显。
4、物理学中,把                                        叫做压强。压强的计算公式为           ,单位是      
5、体重为500N的人双脚与地面的接触面积为500cm2,则他对地面的压强为       Pa。
6、想一想,有哪些办法可以增大压强和减小压强?
说明:以题目的形式出现,使学生能够对简单知识点自主学习,对有难度的知识点也有了初步的思考。本部分可以在课前预习,也可以在课堂上进行。
(三)合作共建
1、压力
师:大家看着我(教师手压在墙壁上并摆个造型),不是让大家看我帅不帅,是我的手对墙壁有没有力的作用。
生:有力的作用。
师:这应该叫什么力?
生:压力。
师:我们应怎样定义压力?
生:压在物体表面上的力或垂直压在物体表面上的力。
师:压力的方向是向哪的呢?
生:向下或其它各种答案。
师:现在我们来体验一下压力的方向。
教师示意学生拿起用钢丝圈起的圆橡皮膜,然后让橡皮膜朝向不同的方向,并用一个压力压在橡皮膜上,观察压力的方向,并总结方向的特点,回答老师的提问。
师:原来压力的方向特点是与接触面垂直。板书压力的概念及方向。
师:关于压力我还有几个问题要问大家。(1)压力是重力么?怎样区别压力和重力?(2)压力的大小等于重力么?(3)什么时候压力的大小等于重力?请大家讨论。
学生讨论后回答:(1)压力不是重力。教师提示从大小、方向、作用点来区别。(2)压力和重力是两个不同的力,压力的大小和重力可能相等也可能不相等。(3)置于水平面上的物体对支持面的压力的大小等于物体的重力(处于平衡状态且没有其它力的作用)。
说明:压力的方向是需要学生辩析的难点之一,本设计让学生用橡皮膜感受压力的方向,不见得非常科学,但提供了一个解决的方法。
2、探究压力的作用效果
师:大家回想一下我们一开始时的实验,在分开肥皂时,相同的作用力所产生的效果却有很大的不同,而在很多情况下我们更关注压力所产生的效果。请大家根据你的观察和日常生活中的经验猜想:压力所产生的效果与哪些因素有关呢?
生:与压力的大小有关;与受力的面积有关;等等
师:压力的作用效果可能与多个因素有关,我们怎样才能探究压力的作用效果与其中某一个因素的关系呢?
生:采用控制变量法
师:(出示海绵状泡沫塑料、钉子小桌、钩码)根据我们现有的器材,大家自己设计实验来验证你的猜想。
生:分组进行设计与探究压力的作用效果与各因素之间的关系,并进行交流讨论。
师:哪一组能说一下你的设计方案。
生:为了保证受力面积相同,我们保持小桌的不动,分别加一个砝码、二个砝码,看海绵的凹下的程度来比较压力的作用效果与压力大小的关系;保持砝码的个数不变,分别让小桌的面和脚朝下,看压力的作用效果与受力面积的关系。
师:通过刚才的探究,我请一个组的同学说一说你们探究的结论。
生:当受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显;当压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
师:其它各组的结论是不是相同呢?
生:我们的实验结论与他们组相同,通过实验验证了我们的猜想是正确的。
师:祝贺同学们通过实验得出正确结论。现在我们知道压力作用效果的决定因素:压力的大小、受力面积的大小。
说明:该分组实验可放心由学生自主完成,尽管学生的设计思路和实验过程不尽相同,但都能得出正确的结论。
师:请大家完成学案知能应用的第1、2题。并讨论正确的答案。
生:完成题目并互相讨论正确答案。
3、压强
师:由以上实验可知,压力的作用效果与压力有完全不同的含义,为了表达压力的作用效果,在物理学中引入了压强的概念。即压强是描述压力作用效果的物理量(板书)。
师:如果受力面积相同,压力大小与产生的作用效果应是什么样的关系?如果压力大小相同,受力面积的大小与产生的效果应是什么样的关系?如果压力的大小和受力面积的大小也不相同,怎样才能定义和表达压力的作用效果呢?大家讨论一下应怎样定义。
生:展开讨论
师:可以参考速度的定义方法和密度的定义方法。为了比较物体运动的快慢,取单位时间内物体通过的路程;为了比较物体的密度,取单位体积内物体念有的质量。
生:可以取单位面积上受到的压力来定义。
师:对,这种方法叫比值定义法,板书:单位面积上所受到的压力大小叫做压强。压强用符号P来表示,压力用F表示,受力面积用S表示,哪一位同学上黑板与出压强的公式。
说明:教学中要注意突出物理方法。
生:上黑板与出压强的公式。
师:在国际单位制中,力的单位是N,面积的单位是m2,压强的单位应是什么?
生:N/ m2 
师:为了纪念法国科学家帕斯卡,压强还有一个单位——帕,符号为Pa,1Pa=1N/m2,Pa是一个非常小的单位,一张纸平放在桌面上对桌面的压强约是1Pa,一个西瓜籽对桌面的压强约是20Pa,一块砖平放在桌面上对桌面的压强约是1000Pa。
师:即然有了公式,我们就可以利用公式进行计算。请大家完成知能应用部分的第3、4、5题,其中第4、5题请两个同学上黑板完成。
生:完成题目并进行交流。
说明:题目尽量由学生根据例题自主完成,教师提示点拨,但要突出学生的自主地位,既能提高学生的学习主动性,又能增强其成就感。
师:现在请大家阅读教材中的例题,看完后我有几个问题要问大家。
生:阅读例题
师:求坦克对地面的压强时,为什么要写F1=G=mg?
生:这是因为此时压力的大小等于坦克的重力。
师:求图钉尖对墙面的压强时,为什么要写F’2=F2=20N。
生:由手按图钉帽的压力是20N知图钉尖对墙面的压力也是20N。
师:大家来对比一下,坦克的重量非常大,但对地面的压强却小于图钉尖对墙的压强,甚至小于手与图钉帽的压强;在相同压力的情况下,图钉帽与尖的面积相差1000倍,它们之间的压强也相差1000倍。
生:进行对比,理解压力的作用效果与压力及受力面积是不同的物理量。
师:人在行走时与站立时的压强也是不同的,如果人走在易破裂的冰面上时应该采取什么样的办法呢?
生:讨论解决的办法。
师:我们在日常生活中也要根据需要改变压强的大小。
4、压强的增大与减小
师:生活中有时要增大压强,有时又要减小压强。你能利用压强的公式分析一下要增大压强有哪些方法么?
生:要增大压强可以采取的办法有:增大压力,减小受力面积。
师:在减小压强有哪些办法呢?
生:要减小压强可以采取的办法有:减小压力,增大受力面积。
师:大家讨论一下减小压力的方法是否可行呢。
生:根据实际情况有时可行,有时并不可行。
师:现在从我们身边开始找增大和减小压强的例子,并说出采用了什么方法。
生:小刀(减小受力面积),钉书机(钉子很尖,增大压强;手按的地方较宽,减小压强),书包带等等。
师:在生产和生活中还有哪些增大和减小压强的例子?
生:菜刀、沙发、铁锨、注射器、坦克履带、房屋的地基等等。让学生展开讨论。
说明:讨论减小压强的方法时,有的方法并不可行,例如:减小坦克对地面的压强也决不可把坦克里面的弹药给卸掉,教师提示给学生,让其同时还要结合实际。体现“从物理走向社会”的理念。
(四)知能应用
1、                 在物体表面上的力叫压力。画出图1中两物体对接触面的压力的示意图。
2、在探究“压力的作用效果跟什么因素有关”的实验中,某同学做了如图2所示的实验。比较             两图所示实验,说明受力面积相同时,压力越大,压力作用效果越明显;比较          两图所示实验,说明压力相同时,受力面积越小,压力作用效果越明显。
3、物理学中,把物体              上受到的             叫压强,写成公式是P=         ;在国际单位制中,力的单位是      ,面积的单位是        ,则压强的单位就是         。为了纪念科学家帕斯卡,压强还有专门的单位         ,1Pa=        N/ m2。
4、往墙上压图钉时,手压图钉帽的压力是20N,图钉帽的面积是0.5cm2,求手对图钉帽的压强。
已知:F=20N;S=0.5cm2 =5×10-5 m2 
求:P
解:手对图钉帽的压强
P= F/S =  20N/5×10-5 m2  = 4×105Pa
解题完成后让学生与例题中的图钉尖对墙的压强进行比较,并同坦克对地面的压强进行比较。教师可以指出:固体可以大小不变地传递压力,压强因为受力面积的不同会有很大的不同。
5、李明的体重为400N,他每只脚的面积为0.01 m2,求他站立和行走时对地面的压强。
已知:F= G =400N;S1= 2×0.01 m2 =0.02 m2 ;S2= 0.01 m2 
求:P1;P2
解:站立时对地面的压强
    P1= F/S1 =  400N/0.02 m2  = 20000 Pa   
    行走时对地面的压强
    P2= F/S2 = 400N/0.01 m2 =40000Pa   
解题时进行交流与讨论,让学生知道站立时是两只脚着地,而行走时是一只脚着地。
(五)诊断评价
师:大家完成学案中有诊断评价(题目如下)
1、关于压力,下列说法正确的是(    )
A.压力就是重力                   B.压力的大小一定等于物体的重力
C.压力的方向一定垂直于物体间接触表面
D.压力的方向有时垂直于物体间接触表面,有时不垂直于物体间接触表面
2、在研究压力产生的效果跟压力大小和受力面积大小的关系时,下列说法中错误的是(    )
A.采用控制变量法,分别研究压力和受力面积的改变对压力效果的影响
B.让压力的大小保持不变,改变受力面积的大小,看它对压力的效果有什么影响
C.让受力面积的大小保持不变,改变压力的大小,看它对压力的效果有什么影响
D.让压力的大小和受力面积的大小同时改变,看它对压力的效果有什么影响
3、正方体金属块放在水平桌面上,若从高度的一半处将它沿水平方向切开,如图3,并将上半部分拿走,则剩余部分对桌面的压力、压强与原来相比(    )
A.压力减半,压强减半             B.压力不变,压强减半
C.压力减半,压强不变             D.压力、压强都不变
4、一块砖的长、宽、厚分别为20 cm、10 cm、5 cm,重15 N.将它放在水平地面上,它对地面的最大压强为__________Pa,最小压强为_________ Pa。
5、下列现象中,属于增大压强的是(    )
①载重量大的汽车装有许多车轮  ②压路机上碾子的质量很大
③注射器的针头做得很尖   ④房屋建在承受面积更大的地基上
    A.①②      B.②③      C.③④        D.①④
6、如图4所示,仔细观察订书机,它的结构应用了许多物理知识,其中哪些地方应用了压强知识?试列举出来。
A.增大压强的地方:_____________________________;
B.减小压强的地方:_______________________。
学生完成后将答案交给学生,让学生自己讨论,普遍有难度的题目教师讲解。
答案:1、C;2、D;3、A;4、3000;750;5、B;6、A.钉子比较尖   B.手按的地方比较宽,等等
 
六、课后作业
教材P146 第2、3题。
 
七、板书设计
第八章  第一节    压强 
一、压力
1、定义:垂直作用在物体表面上的力叫压力
   压力的方向:垂直于受力面
2、探究:压力的作用效果与哪些因素有关
受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显
压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显
二、压强
1.压强的物理意义:表示压力作用效果的物理量
2.定义:单位面积上所受到的压力大小叫压强
3.公式:压强=压力/受力面积 即P = FS 
4.单位:帕斯卡(帕Pa)  1Pa=1N/㎡
三、压强的增大与减小
增大:增大压力;减小受力面积
减小:增大受力面积;减小压力(视情况允许)
 
(责任编辑:教材服务中心)
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