關于蘇科、人教兩教材中壓力作用效果與壓強問題處理比較研究

李技

摘 要：初中物理教學中，一般對于壓力的作用效果是定性分析，壓強則是定量計算，它們實際上不是同一概念.但由于教材的有意或無意的忽視，使得很多學生甚至部分教師認為壓強就是壓力的作用效果，讓人很是遺憾.

關鍵詞：壓力的作用效果；壓強；被壓物體

一、問題的提出

壓強是一個比較抽象的物理量，人教版和蘇科版教材都從探究影響壓力作用效果的實驗切入，得出壓強的概念和公式.但這樣的處理方式卻帶來了嚴重的問題，導致學生對于壓強與壓力的作用效果完全混為一談，最終釀成苦果.

如圖1中所示，將小桌分別放在木板和海綿上，再加上相同的鉤碼，則圖甲和圖乙的壓力作用效果（填“相同”或“不同”）.

錯誤解析：由于壓力與受力面積均相同，所以壓強相同，壓力作用效果即壓強，因此圖甲和圖乙的壓力作用效果相同.

正確解析：壓力屬于彈力的一種，此時對于壓力來說力的作用效果指的是物體的形變（另一效果是改變物體的運動狀態(tài)），由甲、乙兩圖明顯可知木板形變量小而海綿形變量大，因此兩者作用效果不同.

在此案例中，學生遇到此類問題時絕大多數(shù)都會按照錯誤解析去判斷，一方面因為學生的思維局限了他們的分析能力沒有聯(lián)系到壓力屬于彈力，從力的作用效果去分析；另一方面由于教材的處理方式太簡陋，誤導學生認為壓強即壓力作用效果.筆者仔細研析了蘇科和人教版教材，發(fā)現(xiàn)其中處理過程比較粗糙.

二、教材設定不足之處的分析

1.關于被壓物體的設定

教材之中研究壓力作用效果時所采用的被壓物體都是相同的，如蘇科圖2和人教圖3所示，均采用同一被壓物體沼澤地或雪地，通過引導學生觀察下陷程度（也就是形變程度）來比較壓力的作用效果，即被壓物體形變程度來表征壓力作用效果.教材此處設置的目的是好的，通過觀察現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)受力面積不同從而去提出猜想：壓力的作用效果可能與受力面積有關，此時還可以進一步引導學生思考壓力的影響.但該設置卻避開了壓迫不同物質時的情況，也為后面的教學造成了障礙.

2.壓力作用效果與壓強關系設定

教材通過實驗探究得出結論：壓力的作用效果與壓力F和受力面積S有關，即S一定，F(xiàn)越大，其效果越明顯；F一定，S越小，其效果越明顯.這里運用了控制變量的思想來研究影響壓力作用效果的因素，然后直接給出了壓強的定義，處理手段很粗糙，給學生造成了這樣一種誤解：壓力的作用效果即壓強，并且經(jīng)歷了上述實驗的探究，這種錯誤觀念變得根深蒂固.拋出壓強之后，蘇科版教材不再關注壓力作用效果，轉而研究壓強，給人一種偷換概念的感覺；人教版則稍微做了補救措施，結論之后加了一句壓強越大，壓力產(chǎn)生的效果越明顯，比較含蓄地指出壓強與壓力作用效果并不是同一概念，具體兩者如何區(qū)分和關聯(lián)也沒有詳細交代.

三、教材不足之處的完善方法

1.完善壓力作用效果實驗的分類研究

該實驗的基本思想是控制變量，教材中不約而同控制F或S，改變S或F，這是直接提出影響因素，其實還隱含著被壓物體也是相同的，通過比較被壓物體形變程度得出壓力作用效果與F和S有關.

基于此，那么大可設計另一類實驗如圖1中所示，控制F和S不變，改變被壓物體，同樣進行觀察形變大小進而判斷壓力作用效果，可知木板是微小形變，海綿形變量大，此時對海綿的壓力作用效果更明顯.

綜述，壓力的作用效果取決于被壓物體的形變，這與教材中觀點一致，并無異議.

2.完善壓強與壓力作用效果之間的關系

教材引入壓強這一概念，是用來反映物體單位面積上所受壓力的作用效果，用公式表述為p=F/S.而如果像圖1中所示此時單位面積上所受壓力相同，那么此時壓力作用效果相同嗎？從力的作用效果來看明顯不同，而從教材定義來看相同，造成前后知識矛盾，讓學生無所適從.此時應該注明壓強可以明確表征在同一物體單位面積上所受壓力的作用效果，這樣就避免了上述問題；而對于不同被壓物體，則采用下述解決方案.

其次，應該交代壓強與壓力作用效果不是同一概念，壓強是壓力的作用強度.同樣的壓力強度，對于抗壓能力不同的物體，其各自的形變量是不同的，抗壓能力強則形變量小，壓力作用效果不明顯；而抗壓能力弱的自然形變量大，壓力作用效果明顯.即壓強并不等同于壓力的作用效果，壓強也許很大，但針對不同物體其效果則可能大不相同.

總之，針對壓強與壓力的作用效果應該抓住本質，即：壓強是壓力的作用強度，這是由F與S所決定的，跟被壓物體無關，強度就是這么大，其值是固定不變的；而壓力的作用效果，其實質是壓力改變物體的形變程度，對于抗壓性不同材料的物體，它們形變的程度是不一而同的，這樣就能有效解決圖1帶來的困惑.所以，最終判斷壓力作用效果時應從被壓物體形變程度著手，而非壓強大小.

四、結束語

初中物理教學是奠定學生科學素養(yǎng)的關鍵時期，對于抽象而復雜的問題可以不用過多涉及，但不能似是而非或者回避問題，給學生帶來不良后果，以至于后期需要花費更多的精力和時間來矯正本可以避免的問題.因此，教師需要認真研讀教材，但不可盲目迷信教材，應鉆研探究，勇于直面現(xiàn)實，通過更好的理解教材、應用教材來服務教學.

參考文獻：

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