向学生逐步渗透科学的研究方法

环晴

一、设计理念

1.选择合适的实验方案。

新课程标准提出，物理学实验是人类认识世界的一种重要活动，要重视物理实验教学的模式，倡导科学探究。通过实验教学，能够激发学生的好奇心和探究欲，培养学生严谨、求实的科学态度和创新能力。实验教学分为两个部分，一是演示实验，另一个是学生实验。实验具有真实性，能直观地反映问题，而不仅仅是纸上谈兵。同时实验还能激发学生学习的兴趣，调动学生学习物理的兴趣。所以在教学中，应设法将问题通过实验向学生展示。

对于演示实验，教师课前必须充分准备才能确保实验的成功，对可视性差的实验要进行不断的优化，越是难成功的实验越是能抓住学生的兴奋点。新课引入时，我做了“在钉板上压气球”的实验。这个实验很容易失败，课前我反复进行了测试，发现气球不能吹得太大，放的重物要稳，放的重物的质量要合适。

压力的大小和方向是这节课的难点，为了让学生感知压力的方向是垂直于接触面的、在斜面上时压力的大小不等于重力，我采用了这样两个实验：将重物放在钢锯条上，将钢锯条倾斜放置，观察它的形变；在电子秤上放置重物，比较电子秤水平放置时和倾斜放置时读数的变化（通过实物投影仪增强实验的可视性）。

将实验“探究压力的作用效果”安排为学生分组实验，该实验可操作性强，给学生留下一定的空间，自行设计相关的实验进行探究，提高学生自主研究的能力。

2.将物理学研究方法渗透于知识点的学习过程中。

知识的创新来源于科学的研究方法。中学物理中常用到的研究物理问题的方法有很多。如归纳法、转换法、等效替代法、控制变量法、理想推理法、类比法等。教师在向学生传授知识的同时，一定要逐步渗透科学的研究方法，使学生掌握科学研究的工具，让学生在潜移默化中提高自身的科学素养。

这节课涉及了以下研究方法：运用“归纳法”，通过对大量实例的分析归纳，总结出压力的特征；运用“控制变量法”“转换法”，探究压力的作用效果与压力和受力面积的关系；类比速度建立的过程，运用“比值法”定义物理量压强。这里特别要强调的是学生对于概念的建立需要一个体验和思考的过程，所以在引入“压强”这一新的物理量时，我设置了芭蕾舞演员和大象对地面的压力作用效果这一情景，通过比较引导学生思考在压力和受力面积都不相同时，可通过计算单位面积上受到的压力来比较压力的作用效果。同时与速度进行类比，学生自然就想到用“比值法”定义一个物理量来反映压力的作用效果。

3.巧妙利用多媒体展示生活中的物理现象。

在课堂教学中合理、科学、有选择性地利用多媒体， 能切实提高课堂教学的有效性。多媒体教学为学生提供了丰富的文字、图形、图像、声音素材，实现教学交互，从各个方面刺激学生的感官，达到直观、易记、容量大的教学效果。在猜想压力的作用效果与什么因素有关的这个环节中，播放了动物世界中北极熊在冰面上爬行的一段视频。成年北极熊在冰面上小心翼翼地行走时，突然出现了意外，冰面破裂了，它立即采用了什么方式来保护自己呢？小熊仔为什么安然无恙呢？这段视频既真实又有趣，同时又恰到好处地反映了我们所要研究的问题，大大激发了学生浓厚的学习兴趣。

二、教学目标

1.知识与技能

（1）理解什么是压力，知道压力与重力的区别。

（2）理解压力的作用效果跟哪些因素有关。

（3）了解压强的定义式以及单位。

（4）应用压强公式进行计算。

2.过程与方法

（1）通过作图，归纳分析出压力特征。

（2）观察生活中与压强有关的各种现象，对影响压力作用效果的因素进行合理的猜测。

（3）通过实验，探究压力的作用效果与什么因素有关。体会设计实验、观察实验现象、收集有效信息、归纳实验结论的过程，进一步理解控制变量的实验方法。

（4）通过对数据分析，经历压强这一物理量建立的过程，理解比值法定义的意义。

3.情感、态度与价值观

（1）培养学生观察生活、积极思考、敢于质疑、实事求是的科学态度。

（2）培养学生参与科学探究的兴趣，提高学习的自信心，激发学生的学习热情。

（3）使学生认识到科学对人类生活的重要性，产生将科学知识服务于人类的意识。

三、教学重点和难点

1.教学重点：通过实验探究影响压力作用效果的因素，知道压强的定义式。

2.教学难点：（1）压力的大小和方向；（2）如何引导出压强的概念并理解比值法定义物理量的意义。

四、教具准备

钢锯条、电子秤、压力小桌、秤砣、钩码、海绵、气球、钉板、多媒体设备等。

五、教学过程

（一）引入

大家有看过“人睡钉板”的表演吗？（PPT展示图1）这个人为什么会安然无恙？是不是真的有特异功能呢？今天我们也来上演这惊人的一幕。

实验1：向学生展示钉板，并让学生用手触碰感受。在钉板上放置一气球，压上一块铁板，并在铁板上放上了秤砣，气球没有破裂（如图2）。紧接着又将气球放在了一个只有三根钉的钉板上，瞬间气球炸裂了。为什么钉少的气球反而容易炸呢？带着这个疑问我们来学习今天这堂课的内容“压强”。（板书：压强）

（二）压力

师：气球会炸裂是因为它受到了压力，要认识压强，我们得首先了解压力。

实验2：将一重物放在钢锯条上，我们看到了什么现象？（如图3）

生：钢锯条发生了形变，重物对钢锯条有压力的作用。

师：生活中压力无处不在，我站在地面上我对地面有压力；用锤子将钉子钉入墙内，锤对钉子有压力；汽车停在斜坡上，汽车对斜坡有压力，请大家在图中画出压力的示意图。

请学生在实物展台上作图，其他学生在讲义上完成。

引导学生根据这几张图归纳出压力的作用点以及方向（图6中压力的方向，通过实验2中将钢锯条倾斜放置观察钢锯条的形变来说明），从而给压力下个定义。

（板书：垂直作用于物体表面的力叫做压力。）

师：若图4中人的重力是500N，则平衡木所受压力是多少？

生：500N。

师：压力是重力吗？为什么压力的大小等于重力呢？

在黑板上作图，根据二力平衡和一对相互作用力的知识解释原因。

师：那压力的大小是不是在任何情况下都等于重力呢？

生：不一定，如图5，压力的大小与重力无关。

师：图6中，物体对斜面的压力大小是否等于重力呢？

实验3：将一重物放在一电子秤上，比较电子秤水平放置时和倾斜放置时两次的示数。（实物投影）

师：电子秤水平放置时重物对电子秤的压力等于重力，倾斜放置时重物对电子秤的压力小于重力。通过上述分析，我们知道了，压力的大小不一定等于重力，只有在某些特殊的情况下才等于重力。

（三）探究压力的作用效果

实验4：用力压气球，观察压力的作用效果。

生：压力的作用效果是使气球发生形变。

实验5：用一只手平压在气球上，另一只手的食指顶住气球，观察气球的形变情况。改变压力的大小，气球的形变有何不同？

师：观看一段视频（熊在冰面上行走），思考压力的作用效果与什么因素有关，并说说你的理由。

生：压力的作用效果与压力大小和受力面积有关。

（板书：压力的作用效果与压力大小和受力面积有关。）

师：我们的猜想是否正确呢？下面通过实验来验证。

学生活动2：用器材小桌、海绵和钩码，设计实验，验证猜想。

学生分组实验，设计方案，进行操作，得出结论。小组通过实物投影向大家汇报实验过程。

老师点评并归纳整理。

实验方法：控制变量法。

（结论）压力的作用效果与压力大小有关。受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显。

（PPT展示图8）探究压力的作用效果与受力面积的关系。

（结论）压力的作用效果与受力面积有关。压力相同时，受力面积越小，压力的作用效果越明显。

（四）压强

师：现在老师遇到这样一个难题，压力大小不等，受力面积也不等，我们如何比较压力的作用效果呢？请大家看图9，芭蕾舞演员足尖立地和大象站立，谁对地面压力的作用效果更明显呢？

芭蕾舞演员重500N，一只脚触地面积约10cm2。

一头大象重60000N，四足触地面积约3000cm2。

生：算出单位面积上受到的压力来比较，芭蕾舞演员足尖立地时，地面1cm2面积受到的压力是50N，大象四脚立地时，地面1cm2面积受到的压力是20N，所以芭蕾舞演员足尖立地时对地面的压力作用效果更明显。

师：我们可以定义一个新的物理量来表示压力的作用效果，如何定义？（通过类比速度物理量的引入给学生一点提示）

生：用物体所受的压力与受力面积的比来定义这个物理量。

师：我们把这个物理量叫做压强。

（板书：压强表示压力的作用效果）

公式：p=F/S

引导学生通过公式得出压强的国际单位是1N/m2。

师：为了纪念法国物理学家帕斯卡在压强领域作出的贡献，将压强的单位命名为帕斯卡，简称为帕，1Pa= 1N/m2。

学生活动3：一辆坦克的质量为20t，每条履带与水平地面的接触面积为2m2，求坦克行驶时对地面的压强。（g取10N/kg）

学生到黑板上进行板书。老师在点评时强调F=G。计算结果是坦克对地面的压强是5×104Pa。其物理意义是：1m2面积上受到的压力是5×104N。

学生活动4：估算你站立时对地面的压强。（脚的形状近似看成是长方形）

学生将计算的结果进行交流汇报。

老师点评：一名中学生站在水平地面上对地面的压强可达104Pa。体重大的同学对地面的压强不一定大。在计算的过程中要注意单位换算。Pa是个很小的单位，一张报纸对折放在桌上，对桌面的压强约为1Pa。

（五）结束语

学习了今天的内容，我想大家应该能解释为什么气球压在钉子密集的钉板上没有炸裂。

生：通过增大了受力面积，减小压强。

（作者单位：南京外国语学校）

请学生在实物展台上作图，其他学生在讲义上完成。

引导学生根据这几张图归纳出压力的作用点以及方向（图6中压力的方向，通过实验2中将钢锯条倾斜放置观察钢锯条的形变来说明），从而给压力下个定义。

（板书：垂直作用于物体表面的力叫做压力。）

师：若图4中人的重力是500N，则平衡木所受压力是多少？

生：500N。

师：压力是重力吗？为什么压力的大小等于重力呢？

在黑板上作图，根据二力平衡和一对相互作用力的知识解释原因。

师：那压力的大小是不是在任何情况下都等于重力呢？

生：不一定，如图5，压力的大小与重力无关。

师：图6中，物体对斜面的压力大小是否等于重力呢？

实验3：将一重物放在一电子秤上，比较电子秤水平放置时和倾斜放置时两次的示数。（实物投影）

师：电子秤水平放置时重物对电子秤的压力等于重力，倾斜放置时重物对电子秤的压力小于重力。通过上述分析，我们知道了，压力的大小不一定等于重力，只有在某些特殊的情况下才等于重力。

（三）探究压力的作用效果

实验4：用力压气球，观察压力的作用效果。

生：压力的作用效果是使气球发生形变。

实验5：用一只手平压在气球上，另一只手的食指顶住气球，观察气球的形变情况。改变压力的大小，气球的形变有何不同？

师：观看一段视频（熊在冰面上行走），思考压力的作用效果与什么因素有关，并说说你的理由。

生：压力的作用效果与压力大小和受力面积有关。

（板书：压力的作用效果与压力大小和受力面积有关。）

师：我们的猜想是否正确呢？下面通过实验来验证。

学生活动2：用器材小桌、海绵和钩码，设计实验，验证猜想。

学生分组实验，设计方案，进行操作，得出结论。小组通过实物投影向大家汇报实验过程。

老师点评并归纳整理。

实验方法：控制变量法。

（结论）压力的作用效果与压力大小有关。受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显。

（PPT展示图8）探究压力的作用效果与受力面积的关系。

（结论）压力的作用效果与受力面积有关。压力相同时，受力面积越小，压力的作用效果越明显。

（四）压强

师：现在老师遇到这样一个难题，压力大小不等，受力面积也不等，我们如何比较压力的作用效果呢？请大家看图9，芭蕾舞演员足尖立地和大象站立，谁对地面压力的作用效果更明显呢？

芭蕾舞演员重500N，一只脚触地面积约10cm2。

一头大象重60000N，四足触地面积约3000cm2。

生：算出单位面积上受到的压力来比较，芭蕾舞演员足尖立地时，地面1cm2面积受到的压力是50N，大象四脚立地时，地面1cm2面积受到的压力是20N，所以芭蕾舞演员足尖立地时对地面的压力作用效果更明显。

师：我们可以定义一个新的物理量来表示压力的作用效果，如何定义？（通过类比速度物理量的引入给学生一点提示）

生：用物体所受的压力与受力面积的比来定义这个物理量。

师：我们把这个物理量叫做压强。

（板书：压强表示压力的作用效果）

公式：p=F/S

引导学生通过公式得出压强的国际单位是1N/m2。

师：为了纪念法国物理学家帕斯卡在压强领域作出的贡献，将压强的单位命名为帕斯卡，简称为帕，1Pa= 1N/m2。

学生活动3：一辆坦克的质量为20t，每条履带与水平地面的接触面积为2m2，求坦克行驶时对地面的压强。（g取10N/kg）

学生到黑板上进行板书。老师在点评时强调F=G。计算结果是坦克对地面的压强是5×104Pa。其物理意义是：1m2面积上受到的压力是5×104N。

学生活动4：估算你站立时对地面的压强。（脚的形状近似看成是长方形）

学生将计算的结果进行交流汇报。

老师点评：一名中学生站在水平地面上对地面的压强可达104Pa。体重大的同学对地面的压强不一定大。在计算的过程中要注意单位换算。Pa是个很小的单位，一张报纸对折放在桌上，对桌面的压强约为1Pa。

（五）结束语

学习了今天的内容，我想大家应该能解释为什么气球压在钉子密集的钉板上没有炸裂。

生：通过增大了受力面积，减小压强。

（作者单位：南京外国语学校）

请学生在实物展台上作图，其他学生在讲义上完成。

引导学生根据这几张图归纳出压力的作用点以及方向（图6中压力的方向，通过实验2中将钢锯条倾斜放置观察钢锯条的形变来说明），从而给压力下个定义。

（板书：垂直作用于物体表面的力叫做压力。）

师：若图4中人的重力是500N，则平衡木所受压力是多少？

生：500N。

师：压力是重力吗？为什么压力的大小等于重力呢？

在黑板上作图，根据二力平衡和一对相互作用力的知识解释原因。

师：那压力的大小是不是在任何情况下都等于重力呢？

生：不一定，如图5，压力的大小与重力无关。

师：图6中，物体对斜面的压力大小是否等于重力呢？

实验3：将一重物放在一电子秤上，比较电子秤水平放置时和倾斜放置时两次的示数。（实物投影）

师：电子秤水平放置时重物对电子秤的压力等于重力，倾斜放置时重物对电子秤的压力小于重力。通过上述分析，我们知道了，压力的大小不一定等于重力，只有在某些特殊的情况下才等于重力。

（三）探究压力的作用效果

实验4：用力压气球，观察压力的作用效果。

生：压力的作用效果是使气球发生形变。

实验5：用一只手平压在气球上，另一只手的食指顶住气球，观察气球的形变情况。改变压力的大小，气球的形变有何不同？

师：观看一段视频（熊在冰面上行走），思考压力的作用效果与什么因素有关，并说说你的理由。

生：压力的作用效果与压力大小和受力面积有关。

（板书：压力的作用效果与压力大小和受力面积有关。）

师：我们的猜想是否正确呢？下面通过实验来验证。

学生活动2：用器材小桌、海绵和钩码，设计实验，验证猜想。

学生分组实验，设计方案，进行操作，得出结论。小组通过实物投影向大家汇报实验过程。

老师点评并归纳整理。

实验方法：控制变量法。

（结论）压力的作用效果与压力大小有关。受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显。

（PPT展示图8）探究压力的作用效果与受力面积的关系。

（结论）压力的作用效果与受力面积有关。压力相同时，受力面积越小，压力的作用效果越明显。

（四）压强

师：现在老师遇到这样一个难题，压力大小不等，受力面积也不等，我们如何比较压力的作用效果呢？请大家看图9，芭蕾舞演员足尖立地和大象站立，谁对地面压力的作用效果更明显呢？

芭蕾舞演员重500N，一只脚触地面积约10cm2。

一头大象重60000N，四足触地面积约3000cm2。

生：算出单位面积上受到的压力来比较，芭蕾舞演员足尖立地时，地面1cm2面积受到的压力是50N，大象四脚立地时，地面1cm2面积受到的压力是20N，所以芭蕾舞演员足尖立地时对地面的压力作用效果更明显。

师：我们可以定义一个新的物理量来表示压力的作用效果，如何定义？（通过类比速度物理量的引入给学生一点提示）

生：用物体所受的压力与受力面积的比来定义这个物理量。

师：我们把这个物理量叫做压强。

（板书：压强表示压力的作用效果）

公式：p=F/S

引导学生通过公式得出压强的国际单位是1N/m2。

师：为了纪念法国物理学家帕斯卡在压强领域作出的贡献，将压强的单位命名为帕斯卡，简称为帕，1Pa= 1N/m2。

学生活动3：一辆坦克的质量为20t，每条履带与水平地面的接触面积为2m2，求坦克行驶时对地面的压强。（g取10N/kg）

学生到黑板上进行板书。老师在点评时强调F=G。计算结果是坦克对地面的压强是5×104Pa。其物理意义是：1m2面积上受到的压力是5×104N。

学生活动4：估算你站立时对地面的压强。（脚的形状近似看成是长方形）

学生将计算的结果进行交流汇报。

老师点评：一名中学生站在水平地面上对地面的压强可达104Pa。体重大的同学对地面的压强不一定大。在计算的过程中要注意单位换算。Pa是个很小的单位，一张报纸对折放在桌上，对桌面的压强约为1Pa。

（五）结束语

学习了今天的内容，我想大家应该能解释为什么气球压在钉子密集的钉板上没有炸裂。

生：通过增大了受力面积，减小压强。

（作者单位：南京外国语学校）