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第九章　压强
第1节　压强
知识与技能：
1．知道压力的概念，会用力的示意图表示压力。
2．了解压强的概念，理解压强的大小与哪些因素有关。
3．了解压强公式中各个物理量的名称、单位及符号，知道压强单位的物理意义和由来，能用压强公式进行简单计算。
4．了解增大压强与减小压强的方法。
过程与方法：
1．观察生活中各种跟压强有关的现象，了解对比是拓展物理思维的基本方法。
2．探究压力的作用效果跟什么因素有关，经历探究的主要环节，通过探究实验，观察实验现象，采集实验数据，获得对压强知识比较深入的了解，进一步学习使用控制变量法。
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，培养学生对参与物理学习活动的兴趣，提高学生的自信心。
3．感悟科学是人类创造发明的基础，激发学生的学习热情。
重点：探究影响压力作用效果的因素及压强的计算。
难点：压强概念的理解。
第1课时　压力和压强
多媒体课件、小桌、砝码、海绵。
一、情景导入
同学们思考一下为什么图钉的钉尖做得很尖，而钉帽却做得很大？为什么坐沙发比坐板凳舒服？为什么刀口磨得越薄，刀越锋利？你认为书包带宽一些好，还是窄一些好？为什么？
教师引导并继续提问：以上事例都跟压力的作用效果有关，那么，什么是压力呢？压力的作用效果跟哪些因素有关呢？今天我们就来学习相关内容。
二、合作探究
　压力
我们前面学习过弹力，回想一下弹力是如何产生的呢？人站在雪地对雪地有压力，手指顶住中性笔有压力，那压力是如何产生的呢？
同学们交流讨论上述问题，物体由于发生弹性形变而对接触的物体产生的力叫做弹力。人们走在雪地里，鞋底与雪地之间相互接触发生形变产生了力；手指顶住中性笔，中性笔与手指间发生形变产生了力。它们的共同特点是都相互接触且发生了形变。
(1)压力：垂直作用在物体表面上的力。
(2)压力产生的原因：相互接触的物体间发生相互挤压而产生力的作用。
(3)压力的作用效果：使物体发生形变。
　探究影响压力作用效果的因素
前面我们学习了压力，那么影响压力作用效果的因素有哪些呢？
实验器材：小桌、砝码、海绵。
实验步骤：如图所示：
　　　　　　
①按图甲所示将小桌放在海绵上，观察海绵的凹陷程度；
②按图乙所示在小桌上放一个砝码，将小桌放在海绵上，观察海绵的凹陷程度；
③按图丙所示把小桌翻过来，桌面朝下，并在其上放一个砝码，将小桌放在海绵上，观察海绵的凹陷程度。
实验分析：①比较图甲和图乙：海绵的受力面积相同，图乙中小桌对海绵的压力大，作用效果明显，故可得出：受力面积一定时，压力越大，压力的作用效果越明显；②比较图乙和图丙：海绵受到的压力相同，图乙中海绵的受力面积小，作用效果明显，故可得出：压力一定时，受力面积越小，压力的作用效果越明显。
实验结论：压力的作用效果与压力大小和受力面积大小有关。
方法总结：①以上分析问题的方法是控制某个因素不变，改变另一个因素来判断这个因素对压力作用效果的影响，称为控制变量法；②实验中，通过海绵的凹陷程度来判断压力的作用效果，称为转换法，实验中不能用较硬的木板等物体来代替海绵。
(1)受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显。
(2)压力相同时，受力面积越小，压力的作用效果越明显。
　压强
当压力和受力面积都不相同时，如何比较压力的作用效果？
(1)由于压力的作用效果同时跟压力大小和受力面积有关，利用比值定义法引出压强的概念：在物理学中，物体所受压力的大小与受力面积之比叫做压强。即压强＝，表达式为p＝(适用于一切物体)。
(2)压强的单位：Pa；1 Pa＝1 N/m2，表示物体在1 m2的面积上受到的压力是1 N。
(3)压强的大小：①人站在水平地面上时产生的压强约为10 000 Pa；②物理课本平放在水平桌面上产生的压强约为60 Pa。
第1节　压强
第1课时　压力和压强
压强是生活和生产中应用广泛的一个概念，但学生比较陌生。本节课内容主要建立在前面学过的力的初步知识的基础上，是学习了重力、摩擦力后另一类力的学习迁移，是学习了物体运动状态的改变和力的关系后对力的另外一类作用效果的具体分析。本节课着重学习的压强是整个单元的基础，也是学好液体压强、大气压强和浮力的重要前提。由于压强的概念较为抽象，学生初学时极容易与压力的概念混淆，为了让学生较好地理解压强与压力的区别，做好探究影响压力作用效果的因素的实验是本节课的关键。
第2课时　压强的应用
多媒体课件。
一、情景导入
小小的蚊子能轻而易举地用口器把皮肤刺破(图甲)，重重的骆驼却不会陷入沙中(图乙)，这是为什么呢？今天就让我们一起来学习压强的应用的相关知识。
　　　
二、合作探究
　增大和减小压强的方法
1．增大压强的方法
当我们需要压强大一些时，可采用什么方法呢？(可根据压强公式p＝来思考)
同学们交流讨论，说出各自的想法。
(1)压力一定时，减小受力面积(通常采用的办法)。
(2)受力面积一定时，增大压力。
(3)同时增大压力和减小受力面积。
生活中的例子：①菜刀磨得很锋利，是为了减小与菜的接触面积(即受力面积)，以便用较小的力就能产生很大的压强，容易把菜切开；②针、箭和斧头等工具都是采用减小受力面积的方法来增大压强，这样容易刺穿物体或砍碎物体；③压路机的碾子质量很大，增大了对地面的压力，从而增大了压强。
　　　　　　
　　　
2．减小压强的方法
当我们需要压强小一些时，可采用什么方法呢？(可根据压强公式p＝来思考)
同学们交流讨论，说出各自的想法。
(1)压力一定时，增大受力面积(通常采用的办法)。
(2)受力面积一定时，减小压力。
(3)同时减小压力和增大受力面积。
生活中的例子：①坦克很重，不用轮子而装上宽大的履带，是增大受力面积从而减小压强；②滑雪者站在雪橇上或脚蹬滑雪板，可以在松软的雪地上滑行，而不会陷入雪中，使用雪橇或者滑雪板，增大了雪地的受力面积，从而减小雪地所受的压强；
③钢轨铺设在枕木上，增大了地面的受力面积，从而减小压强，防止破坏路面；④汽车严禁超载，减小质量，从而减小地面所受的压力，减小了对地面的压强。
　　　　　　
钉板开石中的奥秘
如图所示，最下面的表演者袒胸露背，他在表演一阵运气提劲之后，仰躺在钉板上。在表演者的身上盖一块条石，条石上再躺几个人，这时表演者身上的压力不下千斤，而其身下的钉子并没有刺进底下表演者的肉里，甚至不会刺伤皮肤。助手举起铁锤向条石猛击，石头应声碎裂，表演者翻身跃起，安然无恙。表演者真的是练就了一身钢筋铁骨，刀枪不入吗？你能用压强的知识解释吗？
其实，钉板上铁钉选用的型号比较大，这样铁钉的横截面大，然后把钉尖挫得比较圆滑，减小了压强。而且钉子排列得很密集，钉子越密集，越均匀，躺上去对人体产生的压强越小。另外还有一个关键的地方就是钉子的长短须一致，钉尖必须处于同一水平面上。钉子穿过木板实际上形成了一个由密集的钉头构成的平面，从而在极大限度上减小了钉尖对人体的压强。
　压强的综合应用
压强公式(p＝)的理解：(1)公式中F是压力，而不是重力，只有当物体独自静止在水平面上时，压力的大小才等于重力。(2)公式中S是受力面积，它是施力物体挤压受力物体时，二者相互挤压接触的面积，而不是其他面积，不是物体的底面积或表面积。(3)压力F和受力面积S之间不存在因果关系，但压强p和F、S之间却有密切的关系：在S一定时，p与F成正比；在F一定时，p与S成反比。压强的大小由压力的大小和受力面积的大小共同决定，利用压强公式比较压强的大小时，要同时考虑压力和受力面积这两个因素。(4)在国际单位制中，压强的单位是帕斯卡(Pa)，应用公式p＝计算时，单位要对应，特别是面积的单位必须用m2。
【例】按照规定，我国载货车辆的轮胎对地面的压强应控制在700 kPa以内。但有些司机为了降低运营成本，不顾国家利益，肆意超载。有一辆重2 t的6轮汽车，标准载货量为4 t，实际装货8 t，如果每个车轮与路面的接触面积为0.02 m2。(g取10 N/kg)
(1)通过计算说明，该车对路面的压强是否超过规定？
(2)运用所学的物理知识说明超载的危害。
分析：(1)由p＝计算轮胎对路面的压强，压力F等于总重力G，受力面积S为6个车轮与路面接触的总面积，然后与规定的压强要求比较即可判断；(2)超载即是汽车的总质量增大，那么车的惯性增大了，不容易操纵，出现紧急情况时，刹车难以停下，容易造成交通事故；压力增大，对路面的压强增大，造成对路面的破坏增强，缩短了路面的使用寿命。
解：(1)该车对路面的压力：F＝G＝m总g＝(2×103 kg＋8×103 kg)×10 N/kg＝1×105 N，该车对路面的压强：p＝＝≈8.33×105 Pa＝833 kPa，因为833 kPa＞700 kPa，所以该车对路面的压强超过规定；
(2)超载的危害很多，如：车辆对路面产生巨大的压强容易使路面变形，从而大大缩短公路的使用寿命；超载汽车质量过大，惯性大，不易操纵，易发生交通事故等等。
第1节　压强
第2课时　压强的应用
在分析增大压强和减小压强的方法教学过程中，由日常生活中的实例引出课题，然后结合压强的定义式p＝，公式运用数学知识进行分析、思考，寻找它们的共性，分类整理，归纳方法。最后，还让学生联系日常生活、生产中的应用实例，进一步强化。这样不仅激发了学生的学习兴趣，调动了学生的学习主动性、积极性，活跃了课堂气氛，而且帮助学生深入理解压强的概念和定义式，为运用定义式进行压强的计算打下坚实基础，起到双重作用。让学生感受到物理就在身边，体现了“生活→物理→社会”的新课程理念。

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