人教版物理八年级下第九章第1节压强 教学详案

第九章 压强
第1节 压强
设计目标
本节通过复习力的作用效果，让学生感受生活中压力的作用效果，知道压力使物体产生的形变大小不仅跟压力的大小有关，还跟物体所受压力的受力面积有关，为了描述压力的作用效果，物理学中引入了压强这个物理量。本节由“压强”和“怎样减小或增大压强”两部分内容组成。两部分内容彼此关联，只要学生对压强的概念理解到位,就能顺利解决减小或增大压强的问题。
虽然学生对压力的作用效果跟压力的大小有关有一些生活体验，但许多学生容易混淆压力与重力，认为压力的作用效果跟重力有关。因此，教师有必要将压力和重力加以比较，以使学生正确认识压力的概念。在压强概念的教学中，可以引导学生类比速度概念的定义方法，用比值定义法来定义压强。即利用物体所受压力的大小跟受力面积之比，引入压强的概念及公式。在有关压强计算的教学过程中，要注意引导学生结合实例分析计算，或从多角度设计题目，帮助学生理解压强跟压力大小和受力面积的关系。这样，学生在进一步应用压强知识解决实际问题时才能得心应手，并为学习液体压强和大气压强做好铺垫。“怎样减小或增大压强”这部分内容，要注意引导学生利用压强公式进行分析，说明压强与压力和受力面积之间的关系，从而归纳出增大或减小压强的方法。
教学目标
1.能通过实验，探究压力的作用效果跟压力的大小和受力面积大小的关系。
2.通过比较压力的作用效果，能描述压强概念的建立过程，能熟练写出压强公式、单位，并能运用压强公式进行简单计算。
3.通过生活实例，结合压强公式，明确增大、减小压强的方法，培养学生对知识的运用能力。
教学重点难点
1.重点：探究影响压力作用效果的因素；理解压强的概念。
2.难点：比值定义法定义压强。
教具
学生用：一头削尖的铅笔、四脚小桌、海绵、砝码（2人1组）。
教师用：多媒体课件、一头削尖的铅笔、四脚小桌、海绵、砝码。
教学过程
回顾思考
1.力可以改变物体的形状。作用在同一物体上的力越大，作用效果越________。
2.由于________而使物体受到的力叫重力，重力的方向是________。
3.国际单位制中，面积的单位是________，面积的常用单位还有dm2、cm2、mm2等。
4.速度的定义式为v =，密度的定义式为ρ=，它们均采用了________法。
导入新课
1.小游戏导入
将两个相同的气球放在讲桌上，先找一名身强力壮的男生用手掌压气球，因气球打气不足，他费尽周折才将气球压破；另找一名柔弱的女生（教师事先偷偷给她一根针），她上台后用手掌轻轻一碰气球便破了。同学们大笑，教师揭开谜底。此时设问为什么？引导学生答出手掌和针与气球的接触面积不同，压力的作用效果就不同。引出本节课题。
2.小实验导入
引导学生做如图所示的实验：
教师：两个手指的受力大小有什么不同？
引导学生根据力的平衡和相互作用力的知识来回答，两个手指受到的力大小相等。
教师：两个手指的感觉有什么不同？观察两个手指的凹陷程度有什么不同？
学生根据亲身体验回答：尖的一端手指觉得更疼；尖的一端手指凹陷得更多。
多媒体画面：一位同学赤脚在湿地上漫步，观察到双脚陷入松软的泥土中，用力拔起一只脚时，另一只脚却陷得更深了。
教师：为什么用力拔起一只脚时，另一只脚却陷得更深了？
引导学生从人与地面的接触面积的变化来分析。
教师：从同学们感受到的、看到的这些现象中，你觉得压力的作用效果与什么因素有关呢？
引导学生分析，指出上面这些现象都与我们今天要学习的内容有关。
进行新课
探究点一　认识压力
（1）多媒体展示：列举物体对接触面压力大小的几种情况（如图）。
　　
（2）学生合作讨论：物体所受的重力为G，试写出物体对接触面的压力大小F。
情景图
压力大小
情景图
压力大小
（3）教师在学生讨论的基础上归纳总结
①压力：垂直作用在物体表面上的力叫做压力。
②压力的方向：跟受力物体表面垂直，并指向受力物体。
③压力的大小：压力的大小可由“物体的平衡条件”和“相互作用力的大小相等”这些规律来确定，当物体放在水平面上静止且在竖直方向上只受重力和支持力时，物体对水平面的压力大小等于重力的大小。一般情况下物体对支持面的压力并不等于物体的重力，甚至有时与物体的重力毫无关系。
（4）压力和重力的区别
①教师：结合所展示的情景图，我们从以下几个方面区别重力和压力的不同。
②多媒体展示从不同方面区别压力和重力，学生讨论后教师逐项展示。
区别 压力 重力
定义 垂直作用在物体表面上的力 由于地球的吸引而使物体受到的力
示意图
产生原因 物体之间发生相互挤压 地球吸引
力的性质 属于弹力 属于引力
方向 垂直于受力面指向被压物体 竖直向下
作用点 作用在受力物体表面 重心
施力物体 与受到压力的物体相挤压的物体 地球
作用效果 使物体发生形变 可能改变物体的运动状态
影响大 小的因素 （具体情况具体分析） 物体的质量和所处位置
例题讲解：（学生先练习，若有问题，教师补充讲解）
例1　关于物体所受的重力和物体对支持面的压力的关系，下列说法中正确的是（　　）
A.压力就是物体所受的重力
B.压力一定等于物体所受的重力
C.压力和重力不可能是同一个力
D.压力和重力的方向都是竖直向下的
解析：压力和重力产生的原因不同，是两个不同性质的力，所以A选项错误，C选项正确；因为是不同的两个力，它们的大小可能相等也可能不相等，方向可能相同也可能不相同，压力的方向始终与受力面垂直，但不一定是竖直向下的，所以B、D选项错误。
答案：C
探究点二　探究影响压力作用效果的因素
（1）观察教材图9.1-1、图9.1-2，猜想：压力的作用效果和哪些因素有关呢？请说出你的理由。
压力的作用效果可能跟多个因素有关，我们要研究压力的作用效果跟其中一个因素的关系采用什么研究方法？
（2）设计实验：如何显示压力的作用效果？如何控制和改变压力、受力面积等变量？
引导学生分析（也可小组内讨论）后答出，用海绵被压下的深浅显示压力的作用效果；通过控制放在小桌上砝码的个数控制压力；通过小桌的正放和倒放控制受力面积。
（3）学生分组实验，教师巡视指导。
按照教材图9.1-3所示的实验进行实验
实验1　把小桌脚朝下放在海绵上，观察海绵被压下的深浅。
实验2　把小桌面上放一个重物，观察海绵被压下的深浅。
实验3　把小桌翻过来，桌面朝下，并在其上再放上与实验2中相同的重物，观察海绵被压下的深浅。
（4）学生分析讨论实验现象
对比实验1和实验2，总结压力的作用效果与压力大小的关系。
对比实验2和实验3，总结压力的作用效果跟受力面积的关系。
师生总结：压力的作用效果跟压力的大小和受力面积有关。
板书（或投影）：压力的作用效果跟压力的大小和受力面积有关。
物理学中用压强表示压力的作用效果。
例题讲解：（学生先练习，若有问题，教师补充讲解）
例2　（2019·湖北鄂州中考）在探究“影响压力作用效果的因素”实验中，某小组同学利用小桌、砝码、海绵等物品在水平桌面上进行探究。
甲　　　　 　 　乙　　　　　　 丙
（1）实验中用________________________反映压力的作用效果，采用了转换法。
（2）比较甲、乙两图的实验可以得出________________________。
比较丙图和________图，可以得出压力一定时，受力面积越小，压力的作用效果越明显。
（3）本实验还采用了________________的研究方法。
解析：（1）力的作用效果之一是使物体发生形变，力越大，力的作用效果越明显，物体的形变就越大，所以可以通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果。（2）由图甲和图乙可知，受力面积相同，而压力不同，压力越大，海绵的凹陷程度越大，压力的作用效果越明显，说明受力面积一定时，压力越大，压力的作用效果越明显；由图乙和图丙可知，压力相同而受力面积不同时，受力面积越小，海绵的凹陷程度越大，压力的作用效果越明显，由此可知，压力相同，受力面积越小，压力的作用效果越明显。（3）实验中只让一个因素改变，其他的影响因素保持不变，这种方法叫控制变量法。
答案：（1）海绵的凹陷程度　（2）受力面积一定时，压力越大，压力的作用效果越明显　乙　（3）控制变量（法）
探究点三　压强及压强的计算
教师：压力的作用效果与压力的大小和受力面积有关，压力越大，受力面积越小，压力的作用效果越明显。相同的压力作用在不同的面积上也会产生不同的效果，为了方便比较压力的作用效果，我们引进了一个新的物理量——压强。
什么是压强？请同学们阅读教材第30页倒数一、二、三段及第31页第一段，同时类比曾经学过的速度的知识，完成下列表格。
物理量 速度 压强
意义 表示物体运动的快慢
定义 物体通过的路程与所用时间之比
公式 v=
单位 m/s、km/h
教师：把三块砖放在桌面上，已知每块砖重10 N。一块立放，立放时底面积为50 cm2；两块叠起平放，平放时底面积为200 cm2。请同学们判断哪组砖对桌面的压强大？
学生：讨论并回答。（教师提示：我们是如何比较物体运动快慢的？）
教师：比较压力的作用效果时既不能只比较压力，也不能只比较受力面积，应该比较单位面积上的压力，这种比较方法最为方便，所以我们用物体所受压力的大小与受力面积之比表示压强。
板书（或投影）：物体所受压力的大小与受力面积之比叫做压强。
教师板书（或投影）并讲授：公式：p=。公式中各个符号的意义：p表示压强，F表示压力，S表示受力面积，是指两物体相互挤压时的接触面积；单位：帕斯卡（Pa），1帕斯卡=1牛每平方米（1 Pa=1 N/m2）。
教师：请同学们用我们刚才学习的公式来计算两组砖对桌面的压强。
学生：在练习本上完成并进行全班的交流。
例题讲解：（学生先练习，若有问题，教师补充讲解）
例3　（2019·四川内江中考）如图所示，有两组同样的砖，A组一块，B组两块。每块砖平放时的长∶宽∶高为4∶2∶1。A组砖对地面的压力和压强分别为FA和pA；B组砖对地面的压力和压强分别为FB和pB；则FA________FB，pA________pB。（均选填“>”“=”或“<”）
解析：两组砖对地面的压力均等于其重力，即F=G，A组一块，B组两块，FA=G总，FB=2G，故FA答案：<　=
例4　（2019·湖南益阳中考）家用小轿车每个车轮与地面的接触面积为0.01 m2，车重1.2×104 N，驾驶员及乘客共重3×103 N。在水平地面上小轿车对地面的压强是（　　）
A. 3.00×105 Pa
B. 3.75×105 Pa
C. 1.20×106 Pa
D. 1.50×106 Pa
解析：小轿车、驾驶员及乘客总重：G=1.2×104 N+3×103 N= 1.5×104 N；小轿车静止在水平地面上时对地面的压力：F=G= 1.5×104 N；地面的受力面积：S=4×0.01 m2=0.04 m2；小轿车对水平地面的压强：p===3.75×105 Pa。
答案：B
探究点四　怎样减小或增大压强
教师：由p=可知，减小或增大压强的方法有哪些？
引导学生从减小或增大压力，增大或减小受力面积方面来分析。
此处教师叙述要注意规范性和科学性：
（1）当压力一定时，减小受力面积可增大压强，增大受力面积可减小压强。
（2）当受力面积一定时，减小压力可减小压强，增大压力可增大压强。
例题讲解：（学生先练习，若有问题，教师补充讲解）
例5　（2019·山东枣庄中考）下列现象中，属于减小压强的是（　　）
A.蚊子的口器 B.鳄鱼的牙齿 C.啄木鸟的尖喙 D.宽大的滑雪板
解析：蚊子的口器、鳄鱼的牙齿、啄木鸟的尖喙，都是通过减小受力面积来增大压强的；宽大的滑雪板是通过增大受力面积来减小压强的，D符合题意。
答案：D
例6　（2019·广西贵港中考）在放假外出旅游时，小明发现所乘坐的汽车窗边放置有在紧急情况下使用的逃生安全锤，如图所示。这种逃生安全锤有一端设计成锥形，这样做的目的是通过________受力面积的方法，从而________压强来破坏玻璃窗逃生。（均选填“增大”或“减小”）
解析：增大压强的方法是增大压力或减小受力面积。若要破坏玻璃窗，则需要增大压强，所以逃生安全锤有一端设计成锥形的目的是通过减小受力面积来增大压强。
答案：减小　增大
教师：阅读教材第31页“想想议议”，试举例说明生产、生活中是如何增大或减小压强的。生活中还有哪些地方需要增大或减小压强？我们分别采用了什么方法？
课堂小结
本节课我们主要学习了：
1.什么是压力，压力和重力的主要区别；
2.压强的定义、公式、单位；
3.增大和减小压强的方法。
为检验学习效果，请完成“当堂达标”测试题。
当堂达标
1.（2019·杭州中考）双脚站立在水平地面上的一位初中学生，对地面的压强大约为（　　）
A.1 250 Pa　 B.2 500 Pa　
C.5 000 Pa　 D.12 500 Pa
2.（2020·武汉中考）铁块和小桌静止在海绵上，如图甲所示。撤掉小桌后，铁块再次静止在海绵上，如图乙所示。铁块的质量是600 g，铁块的底面积是20 cm2，小桌的质量是200 g，桌面的面积是81 cm2，下列说法正确的是（g取10 N/kg）（　　）
A.图甲中，铁块对小桌的压强比小桌对海绵的压强大
B.图甲中，铁块对小桌的压强比小桌对海绵的压强小
C.图甲中铁块对小桌的压强比图乙中铁块对海绵的压强大
D.图甲中铁块对小桌的压强比图乙中铁块对海绵的压强小
3.（2019·山东聊城中考）A、B两个实心正方体的质量相等，密度之比ρA∶ρB=8∶1，若按甲、乙两种不同的方式，分别将它们叠放在水平地面上（如图所示），则地面受到的压力之比和压强之比分别是（　　）
A. F甲∶F乙=1∶1，p甲∶p乙=1∶2
B. F甲∶F乙=1∶1，p甲∶p乙=1∶4
C. F甲∶F乙=1∶2，p甲∶p乙=2∶1
D. F甲∶F乙=8∶1，p甲∶p乙=1∶8
4.（2019·长沙中考）如图所示，水平面上放置了质地均匀的甲、乙两个实心圆柱体，它们的高度相同、质量相等，甲的底面积小于乙的底面积。为使甲对水平面的压强小于乙对水平面的压强，小海按不同方法把甲、乙两物体分别切下一部分后，将切下部分叠加到对方剩余部分的上方。下列切法可能达到目的的是（　　）
A.沿水平方向切去质量相等的部分
B.沿水平方向切去体积相等的部分
C.沿水平方向切去厚度相等的部分
D.沿竖直方向切去质量相等的部分
5.（2019·河南中考）少林功夫驰名中外，一武术爱好者在以图所示的姿势练功时，他对水平地面的压力是由于________发生形变而产生的；若他对地面的压强为p，则其中一只脚对地面的压强为________。
6.（2019·江苏徐州中考）一位同学体重为600 N，自然站立在水平地面上，对地面压力为______N，双脚站立对地面的压强比行走时________；某沼泽地能承受的压强为2×104 Pa，这位同学与沼泽地的接触面积至少为________m2，才不会陷入沼泽地。
7.小明同学利用洗手间的肥皂及海绵探究“压力的作用效果与哪些因素有关”，实验探究过程如图所示。
　
（1）分析比较甲、乙两图中的实验现象，得到的结论是什么？
（2）图乙和图丙探究的问题是什么？
（3）小明将肥皂沿竖直方向切成大小不同的两块，如图丁所示，由实验现象，他经过分析、论证得到的结论是：压力的作用效果与受力面积无关。分析评估他的实验结论。
8.（2020·山西中考）2020年初，一场罕见的大雪袭击了加拿大。厚达2 m的积雪，给市民出行带来了极大不便。若积雪的密度约为0.2×103 kg/m3，g取10 N/kg。
（1）请计算2 m厚的积雪对水平地面的压强；
（2）若2 m厚的积雪，压在面积为5 m2的汽车顶部，请计算汽车顶部所受的压力。
布置作业
教材第32页“动手动脑学物理”第1至4题。
板书设计
一、压力 1.概念：垂直作用在物体表面上的力，叫做压力。 2.作用点：物体表面。 3.方向：垂直于物体表面。 4.影响压力作用效果的因素：①压力大小；②受力面积。 二、压强 1.物理意义：表示压力的作用效果的物理量。 2.定义：物体所受压力大小与受力面积之比叫做压强。 3.公式：p=。 4.单位：帕斯卡（Pa）。 三、改变压强的方法 1.增大压强：①增大压力；②减小受力面积。 2.减小压强：①减小压力；②增大受力面积。
参考答案
1.D　解析：一位初中学生的体重大约为500 N，站在水平地面上时对地面的压力F=G=500 N；双脚与地面的总接触面积约为400 cm2，则双脚站立时对地面的压强p===12 500 Pa，故D正确。
2.A　解析：题图甲中，铁块对小桌的压强p铁=====3 000 Pa；小桌对海绵的压强p桌====≈987.7 Pa，A正确，B错误。图甲中铁块对小桌的压力和图乙中铁块对海绵的压力相等，受力面积相等，所以压强相等，C、D错误。
3. B　解析：若按甲的方式，将它们叠放在水平地面上，此时对地面的压力F甲=GA+GB；若按乙的方式，将它们叠放在水平地面上，此时对地面的压力F乙=GA+GB，故==。由ρ=，ρA∶ρB=8∶1，mA∶mB=1∶1，可得，=，则棱长之比为1∶2，则面积之比为，因为=，所以按甲、乙两种不同的方式，分别将它们叠放在水平地面上，则地面受到的压强之比是p甲∶p乙=1∶4。故选B。
4. B　解析：甲、乙两实心圆柱体的质量相等，重力相等，对水平面的压力相等，由于受力面积S甲p乙。若分别沿水平方向或竖直方向切去质量相等的部分，再叠加到对方剩余部分的上方，则甲、乙总质量还是相等，对水平面的压力相等，甲与水平面的接触面积小于乙与水平面的接触面积，压强仍是p甲>p乙，A、D错误。由于甲、乙圆柱体原来质量相等，体积V甲ρ乙。若沿水平方向切去体积相等的部分，根据m=ρV可知，切去部分的质量m甲切>m乙切，则甲、乙剩余的质量m甲余m甲余+m乙切p乙，C错误。
5.脚　p　解析：压力属于弹力，武术爱好者对地面压力的施力物体是脚，所以是脚发生形变而产生的力；如题图所示，武术爱好者双脚站立在水平地面上，对地面的压强为，其中F等于人的体重，S为双脚的面积，其中一只脚对地面的压力等于体重的一半，受力面积为单脚面积，所以对地面的压强也为p。
6. 600　小　3×10-2　解析：这位同学自然站在水平地面上，他对地面的压力等于自身的重力，即F=G=600 N；当他站立时，对地面的压力不变，着地面积比行走时的大，据p=，可知站立时对地面的压强比行走时小；若某沼泽地能承受的最大压强为2×104 Pa，则他与沼泽地的最小接触面积为S===0.03 m2=3×10-2 m2。
7.（1）压力相同时，压力的作用效果与受力面积有关，受力面积越小，压力的作用效果越明显。
（2）受力面积相同时，压力的作用效果与压力大小的关系。
（3）小明得出的结论是错误的。小明同时改变了受力面积和压力的大小，没有控制压力大小不变。
解析：在甲、乙两图中，海绵上都是放置一块肥皂，即海绵受到的压力相等，但肥皂放置的方式不同，海绵的受力面积不同，从图中可以看出海绵的凹陷程度不同，受力面积小的海绵的凹陷程度大，这说明压力相同时，受力面积越小，压力的作用效果越明显；图乙中是一块肥皂正放在海绵上，图丙中是两块相同的肥皂叠在一起正放在海绵上，二者受力面积相同而压力不同，所以是探究受力面积相同时，压力的作用效果与压力大小的关系；在探究压力的作用效果与哪些因素有关时，要注意运用控制变量法，将肥皂沿竖直方向切成大小不同的两块时，两块肥皂对海绵的压力不同，即没有控制压力不变，所以不能探究压力的作用效果与受力面积之间的关系。
8.解：（1）积雪对水平地面的压力F=G=mg=ρVg=ρShg
积雪对水平地面的压强p==ρgh=0.2×103 kg/m3×10 N/kg×2 m=4×103 Pa。
（2）汽车顶部所受的压力
F=pS=4×103 Pa×5 m2=2×104 N。
解析：（1）已知积雪的厚度h和密度ρ，根据压强公式p======ρgh计算积雪对水平地面的压强；（2）受力面积S已知，压强p由第（1）问可知，根据公式F=pS计算压力。
教学反思