物理觀念:知道壓力的概念,會(huì)用力的示意圖表示壓力;理解壓強(qiáng)的概念,理解壓強(qiáng)的大小與哪些因素有關(guān);能夠用壓強(qiáng)公式進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。
科學(xué)思維:通過(guò)觀察生活中的壓強(qiáng)現(xiàn)象,理解壓強(qiáng)的概念。通過(guò)觀察日常生產(chǎn)、生活中的實(shí)例,分析增大、減小壓強(qiáng)的方法。
科學(xué)探究:運(yùn)用控制變量法和轉(zhuǎn)換法探究壓力的作用效果與哪些因素有關(guān),加深對(duì)壓強(qiáng)概念的理解。
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任:經(jīng)歷觀察、實(shí)驗(yàn)以及探究等學(xué)習(xí)活動(dòng),培養(yǎng)尊重客觀事實(shí)、善于觀察生活的科學(xué)素養(yǎng)。通過(guò)探究性學(xué)習(xí)活動(dòng),獲得成功的愉悅,積極參與物理活動(dòng),激發(fā)學(xué)習(xí)的熱情并提高學(xué)習(xí)的自信心。
教學(xué)重難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn):探究壓力的作用效果與哪些因素有關(guān);運(yùn)用壓強(qiáng)公式解決有關(guān)問(wèn)題。
教學(xué)難點(diǎn):壓強(qiáng)概念的建立,運(yùn)用壓強(qiáng)公式解決有關(guān)問(wèn)題。
教學(xué)準(zhǔn)備
教師準(zhǔn)備:氣球、砝碼、釘床、教學(xué)課件。
學(xué)生準(zhǔn)備:海綿、砝碼、小桌。
教學(xué)過(guò)程
板書設(shè)計(jì)
第1節(jié) 壓強(qiáng)
1.壓力
(1)定義:物理學(xué)中把垂直壓在物體表面上的力叫作壓力。
(2)壓力的作用效果:與壓力的大小、受力面積有關(guān)。
2.壓強(qiáng)
(1)定義:物體所受壓力的大小與受力面積之比。
(2)公式:p= FS。
(3)單位:帕斯卡(Pa)。
(4)增大和減小壓強(qiáng)的方法。
作業(yè)設(shè)計(jì)
1.利用身邊的物品探究“壓力的作用效果與哪些因素有關(guān)”,器材有兩瓶完全相同的礦泉水,寫出實(shí)驗(yàn)過(guò)程,并總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論。
2.測(cè)量自己走路時(shí)對(duì)路面的壓強(qiáng)
(1)用體重秤測(cè)量出自己的體重為 kg。
(2)算出自己對(duì)路面的壓力為 N(g取10 N/kg)
(3)用刻度尺在白紙上均勻畫好邊長(zhǎng)為1 cm的方格。用任意一只腳與紙面充分接觸,在白紙上留下清晰的鞋印。
(4)數(shù)出帶鞋印的格子數(shù)為 格。(不足一格時(shí),大于等于半格算一格,小于半格舍去)再乘以每小格的面積。
(5)計(jì)算出自己走路時(shí)的壓強(qiáng)為p= Pa。
教學(xué)反思
壓強(qiáng)和生活、生產(chǎn)實(shí)際及自然現(xiàn)象的聯(lián)系極為密切,教學(xué)中著重培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用規(guī)律解釋身邊常見(jiàn)的現(xiàn)象,進(jìn)而解決一些實(shí)際問(wèn)題的能力。本節(jié)課,本著“從生活走向物理,從物理走向社會(huì)”的課程基本理念,以真實(shí)情景為例引入課堂,激發(fā)學(xué)生探究的求知欲。通過(guò)方便、直觀的實(shí)驗(yàn)探究,使學(xué)生認(rèn)識(shí)壓力的作用效果與哪些因素有關(guān),幫助學(xué)生建立壓強(qiáng)的概念。在幫助學(xué)生理解壓強(qiáng)概念時(shí),采取了與速度、密度的定義方法進(jìn)行類比的比值法下定義,正是這些方法的不斷深入領(lǐng)會(huì)與應(yīng)用,幫助學(xué)生丟掉“拐杖”,學(xué)習(xí)不再依賴于教師,而是主動(dòng)地參與到知識(shí)獲取過(guò)程中去,這些方法將成為學(xué)生終身受用的寶貴財(cái)富。
教學(xué)環(huán)節(jié)
設(shè)計(jì)意圖
一、創(chuàng)設(shè)情境 導(dǎo)入新課
把充氣的氣球放在一根釘子的釘尖上,放上重物后,氣球被壓爆;然后把另一氣球放在自制“釘床”上,放上重物后,氣球沒(méi)有被壓爆。
我們都知道鐵釘?shù)尼敿馐潜容^尖銳的,為什么氣球放在一根釘子的釘尖上會(huì)被壓爆,而放在“釘床”沒(méi)有被壓爆呢?學(xué)習(xí)了“壓強(qiáng)”的知識(shí)你會(huì)找到答案。
通過(guò)實(shí)驗(yàn)引入,設(shè)疑引入教學(xué),激發(fā)學(xué)生求知欲
二、新課講解 探究新知
探究點(diǎn)一 壓力的作用效果
(一)壓力的三要素
教師展示幾種情況下的壓力示意圖
人對(duì)地面的壓力 木塊對(duì)斜面的壓力 圖釘對(duì)墻壁的壓力 圖釘對(duì)天花板的壓力
小組合作學(xué)習(xí),完成以下問(wèn)題:
1.壓力的方向是怎樣的?
2.壓力的作用點(diǎn)在哪里?
3.幾種情況下壓力等于物體的重力嗎?
小組討論后總結(jié):
壓力的作用點(diǎn):在受壓面上;
壓力的方向:與受壓面垂直并指向受壓物體;
壓力的大小:當(dāng)物體放在水平面上時(shí),F壓=G。
我們把垂直作用在物體表面上的力叫壓力。
小組合作學(xué)習(xí),把學(xué)習(xí)主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生,體現(xiàn)學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體
教師點(diǎn)撥(展示課件圖片):
壓力不是重力。壓力可以由重力產(chǎn)生,也可以由其他力引起。
壓力不一定等于重力大小。置于水平面上的物體對(duì)水平面的壓力大小等于重力的大小。
教師播放課件“壓力的大小與重力大小的關(guān)系”。
壓力是彈力的一種,壓力的作用點(diǎn)在接觸面上,方向與接觸面垂直;而重力是由于地球吸引而產(chǎn)生的,重力作用點(diǎn)在重心處,方向豎直向下,因此壓力與重力是兩種性質(zhì)完全不同的力,二者不能混淆。
【拓展延伸】壓力和重力的區(qū)別與聯(lián)系
比較項(xiàng)目
壓力
重力
區(qū)別
產(chǎn)生原因
物體間相互接觸且擠壓
地球的吸引
方向
垂直接觸面
豎直向下
作用點(diǎn)
接觸面上
重心
施力物體
產(chǎn)生壓力的物體
地球
聯(lián)系
只有獨(dú)自靜止在水平面上的物體,壓力的大小才等于重力的大小,但是壓力并不是重力,因?yàn)閮闪Φ淖饔命c(diǎn)不相同
(二)壓力的作用效果
學(xué)生活動(dòng)
1.用手按皮膚,逐漸增大壓力,觀察壓力的作用效果。
2.兩個(gè)手指用同樣大的力向中間壓一支鉛筆,兩個(gè)手指的感受相同嗎?如果逐漸增大力度,尖的那一端感覺(jué)有什么變化?(提醒學(xué)生注意安全,不要施加很大的力)
學(xué)生參與活動(dòng),并根據(jù)自己的感受和觀察回答問(wèn)題。
學(xué)生:用手按皮膚,手指對(duì)皮膚有壓力,用的力越大,皮膚陷入越深;用手指頂住鉛筆的兩端,筆尖、筆帽對(duì)手指有壓力,筆尖陷入手指深些,筆帽陷入手指淺些。
教師引導(dǎo)提出:壓力的作用效果跟什么因素有關(guān)?
學(xué)生猜想:壓力的作用效果可能跟壓力的大小有關(guān),壓力的作用效果可能跟受力面積的大小有關(guān)。
教師:既然壓力的作用效果可能跟壓力大小、受力面積的大小等因素有關(guān),那么我們要研究跟其中一個(gè)因素的關(guān)系可采用什么研究方法?
學(xué)生:控制變量法。
教師:那如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?如何顯示壓力的作用效果?如何控制和改變壓力、受力面積等變量?請(qǐng)大家利用自己手頭的器材(如海綿、砝碼、小桌等)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究。
學(xué)生分組動(dòng)手實(shí)驗(yàn),進(jìn)行探究;教師巡視指導(dǎo)。(如用小桌陷入海綿的深度顯示壓力的作用效果;通過(guò)控制放在小桌上砝碼的個(gè)數(shù)控制壓力;通過(guò)小桌的正放和倒放控制受力面積)
學(xué)生容易混淆壓力與重力,認(rèn)為壓力的作用效果跟重力有關(guān),有必要將壓力和重力比較,以使學(xué)生正確認(rèn)識(shí)壓力的概念,并為壓強(qiáng)的教學(xué)掃除障礙
通過(guò)親身體驗(yàn),分析現(xiàn)象,引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題、進(jìn)行猜想、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析和論證,完成科學(xué)探究
實(shí)驗(yàn)
壓力
受力面積
壓力作用效果
甲
乙
丙
學(xué)生觀察、分析、交流,教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié),得出結(jié)論:
壓力的作用效果跟壓力的大小和受力面積有關(guān)。受力面積一定時(shí),壓力越大,作用效果越明顯;壓力一定時(shí),受力面積越小,作用效果越明顯。
探究點(diǎn)二 壓強(qiáng)
過(guò)渡:通過(guò)前面的探究實(shí)驗(yàn),我們找到了比較壓力作用效果的方法:①壓力大小相同,比較受力面積;②受力面積相同,比較壓力大小。
提出問(wèn)題:如果壓力大小和受力面積都不同呢?根據(jù)前面我們學(xué)習(xí)的速度和密度的概念,速度是路程與時(shí)間之比,密度是質(zhì)量與體積之比。請(qǐng)根據(jù)速度和密度的概念給壓強(qiáng)下定義。
學(xué)生:壓強(qiáng)是壓力與受力面積之比,也就是單位面積受到的壓力。
請(qǐng)同學(xué)們自學(xué)課本,自學(xué)壓強(qiáng)的物理意義、定義、公式、單位。
學(xué)生自學(xué)后師生共同總結(jié)歸納:
壓強(qiáng)
(1)物理意義:表示壓力的作用效果。
(2)定義:物體所受壓力的大小與受力面積之比叫作壓強(qiáng)。
(3)公式: 壓強(qiáng)=壓力受力面積 p=FS
適用范圍:這是壓強(qiáng)的定義式,適用于所有物體間的壓強(qiáng)計(jì)算,包括氣體、固體、液體。
(4)單位:壓強(qiáng)的國(guó)際單位是帕斯卡,簡(jiǎn)稱帕,符號(hào)是Pa。
1 Pa=1 N/m2
1 Pa表示1 m2面積上所受的壓力是1 N。
例題1 水平桌面上靜止放一本書,書所受的重力為3 N,與桌面的接觸面積為5×10-2 m2,計(jì)算書對(duì)桌面的壓強(qiáng)。
解 書對(duì)桌面的壓力F=G=3 N
桌面的受力面積S=5×10-2 m2
書對(duì)桌面的壓強(qiáng)p=FS=3N5×10-2 m2=60 Pa
書對(duì)桌面的壓強(qiáng)為60 Pa。
例題2 一個(gè)質(zhì)量為50 kg的中學(xué)生,它每只腳著地的面積為250 cm2,求他走路時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)和他站立時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)。(g取10 N/kg)
找兩名學(xué)生上臺(tái)板演,其他學(xué)生做在學(xué)案上,完成后找其他組學(xué)生進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。
解 他走路時(shí)對(duì)地面的壓力F=G=mg=50 kg×10 N/kg=500 N
走路時(shí)與地面的接觸面積S=250 cm2=2.5×10-2 m2
他走路時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)p=FS=500N2.5×10-2 m2=2×104 Pa
當(dāng)他站立時(shí)受力面積是走路時(shí)的2倍,站立時(shí)的壓強(qiáng)為走路時(shí)壓強(qiáng)的一半,即1×104 Pa。
教師進(jìn)行點(diǎn)撥:
(1)在計(jì)算的過(guò)程中各單位一定要換算成國(guó)際單位。
(2)要明確受力面積的大小。中學(xué)生行走時(shí)始終有一只腳著地,受力面積為一只腳的著地面積。
(3)還要注意題中壓力的大小就是重力的大小。但不是任何情況下,壓力的大小都等于重力。
通過(guò)速度、密度比值定義法類比壓強(qiáng)概念,突破教學(xué)難點(diǎn),建立壓強(qiáng)概念
通過(guò)結(jié)合實(shí)際的基本運(yùn)算,練習(xí)公式使用,規(guī)范學(xué)生解題過(guò)程,學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單的壓強(qiáng)計(jì)算
拓展:有一質(zhì)量分布均勻的柱狀固體,密度為ρ,底面積為S,高度為h。求對(duì)水平面的壓強(qiáng)。
這個(gè)柱體的體積:V=Sh
這個(gè)柱體的質(zhì)量:m=ρV=ρSh
對(duì)水平面壓力:F=G=mg=ρVg=ρgSh
對(duì)水平面壓強(qiáng):p=FS=ρgShS =ρgh
ρ表示密度,單位為千克/米3(kg/m3);h表示高度,單位為米(m);g=9.8 N/kg,p表示壓強(qiáng),單位為帕(Pa)。
點(diǎn)撥:
①公式p=ρgh只適用于柱形的物體對(duì)水平面的壓強(qiáng),不能用于其他形狀的物體產(chǎn)生的壓強(qiáng);
②柱形的物體對(duì)水平面的壓強(qiáng)只與物體的密度和高度有關(guān),與物體的底面積、重力等無(wú)關(guān)。
探究點(diǎn)三 增大壓強(qiáng)和減小壓強(qiáng)的方法
過(guò)渡:壓強(qiáng)在我們生活中很重要,但要真正的學(xué)以致用,就要掌握增大壓強(qiáng)和減小壓強(qiáng)的方法,我們一起來(lái)討論一下如何增大壓強(qiáng)和減小壓強(qiáng)?
(一)減小壓強(qiáng)的方法
思考:當(dāng)我們需要壓強(qiáng)小一些時(shí),可采用什么方法?
教師引導(dǎo):根據(jù)公式p=FS來(lái)思考。
學(xué)生分組交流、討論,然后回答。
教師歸納總結(jié):
1.壓力一定時(shí),增大受力面積(通常采用的辦法)。
2.受力面積一定時(shí),減小壓力。
3.同時(shí)減小壓力和增大受力面積。
活動(dòng):讓學(xué)生舉出實(shí)際例子并分析。
舉例:1.坦克很重,不用輪子而裝上履帶,是為了增大受力面積從而減小壓強(qiáng)。
2.滑雪者站在雪橇上或腳蹬滑雪板,可以在松軟的雪地上滑行,而不會(huì)陷入雪中,因?yàn)橛醚┣粱蛘呋┌?增大了與雪地的接觸面積,從而減小雪地所受的壓強(qiáng)。
3.鋼軌鋪設(shè)在枕木上,是增大地面的受力面積,減小壓強(qiáng),防止破壞路面。
4.嚴(yán)禁汽車超載,減小質(zhì)量,從而減小地面所受的壓力,減小了壓強(qiáng)。
減小壓強(qiáng)的應(yīng)用:播放視頻,兩名大一學(xué)生在冰面上拍照時(shí),不慎掉入冰水里,無(wú)力自救,處境危急。假如你此時(shí)正好路過(guò),在確保自身安全的情況下,你該怎么救他們呢?
學(xué)生觀看視頻,思考并回答問(wèn)題。
(二)增大壓強(qiáng)的方法
思考:增大壓強(qiáng)的方法有哪些?
教師引導(dǎo):根據(jù)公式p=FS來(lái)思考。
同學(xué)交流、討論后回答。
教師歸納總結(jié):
1.壓力一定時(shí),減小受力面積(通常采用的辦法);
2.受力面積一定時(shí),增大壓力;
3.同時(shí)增大壓力和減小受力面積。
通過(guò)推導(dǎo)規(guī)則柱體對(duì)水平面的壓強(qiáng),加深對(duì)壓力、壓強(qiáng)公式的理解和應(yīng)用,同時(shí)為下節(jié)學(xué)習(xí)液體壓強(qiáng)公式做鋪墊
引導(dǎo)學(xué)生充分利用壓強(qiáng)公式進(jìn)行分析,說(shuō)明壓強(qiáng)與壓力或受力面積之間的關(guān)系,從而歸納出增大和減小壓強(qiáng)的方法
活動(dòng):讓學(xué)生舉出實(shí)際例子并分析。
舉例:1.菜刀磨得很鋒利,是為了減小與菜的接觸面積,以便用較小的力就能產(chǎn)生很大的壓強(qiáng),容易把菜切開(kāi)。
2.針、箭和斧頭等工具都是采用減小受力面積的方法來(lái)增大壓強(qiáng),這樣容易刺穿物體或砍碎物體。
3.壓路機(jī)的碾子質(zhì)量很大,增大了壓力,增大了壓強(qiáng)。
引導(dǎo)學(xué)生注意觀察,勤于思考,提高他們應(yīng)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的意識(shí)和能力
三、歸納概括 課堂小結(jié)
學(xué)生總結(jié)本節(jié)所學(xué)知識(shí),教師課件展示。
培養(yǎng)學(xué)生歸納總結(jié)的意識(shí)和能力

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第1節(jié) 壓強(qiáng)

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