探究影响压力作用效果的因素

袁利英

探究影响压力作用效果的因素是力学的重要实验。实验中蕴涵了丰富的物理方法和思想。本实验取材简单、效果明显。下面结合例题。就影响压力作用效果的因素进行科学探究。

例题 小刚同学在做“探究影响压力作用效果的因素”实验。关于这个实验。请结合相关情景回答下列问题。

1.根据本实验的内容。请你提出一个适合探究的问题。

分析：本实验是探究影响压力作用效果的因素，很直观，可以提出问题：影响压力作用效果的因素有哪些？主要从物体所受的压力和物体的受力面积大小来探究。如物体所受压力增大。压力的作用效果有什么变化等。

2.根据生活中的经验。请你提出一个合理的猜想。

分析：力与生活联系比较紧密。可以根据生活经验和物理知识作出合理的猜想。猜想正确与否不重要。可以通过后面的实验验证，得出正确结论。本实验可猜想：压力的作用效果可能与压力大小有关。也可能与受力面积大小有关等。

3.实验时。小刚设计了如图1所示的三个实验。他想通过观察三次实验时海绵的__，来显示压力作用的效果。他想通过比较__两图实验，说明受力面积相同、压力大小不同时。压力的作用效果如何：通过比较__两图所示实验，说明压力相同、受力面积不同时。压力的作用效果如何。

分析：实验设计是通过预设能明显观察到的实验效果，来验证猜想正确与否，设计的实验必须有可操作性。本实验采用了控制变量法，两个变量同时影响压力的作用效果，所以每次只改变一个变量。看压力的作用效果如何改变。这是一。种重要的物理思想方法。在这里同时还采用了转换法。将压力的作用效果转换成海绵的形变程度。海绵的形变越大。说明压力的作用效果越明显。甲、乙两图中。海绵的受力面积相同，但所受压力不同。海绵的形变程度不同。说明压力的作用效果与物体所受压力有关。甲、丙两图中，海绵受到的压力相同。但受力面积不同。海绵的形变程度不同。说明压力的作用效果与物体的受力面积有关。

4.小敏利用海绵、桌子和砝码也进行了如图1所示的探究实验。下列对整个探究活动的设计不正确的是（ ）。

A.探究的问题：压力的作用效果与什么因素有关

B.探究的方法：控制变量法

C.探究过程设计：通过观察海绵的凹陷面积的大小判断压力作用效果

D.探究结论：压力的作用效果与压力的大小和受力面积大小有关

分析：本题利用控制变量法探究了压力的作用效果与压力的大小和受力面积的关系，实验过程中是通过观察海绵的形变程度（或凹陷程度）来显示压力作用效果的，而不是通过海绵凹陷面积的大小来显示压力的作用效果。通过实验可以发现。当受力面积一定时，压力越大，压力的作用效果越明显；当压力大小一定时。受力面积越小。压力的作用效果越明显。

5.实验反思时，联系实际生活。同学们提出如下问题。请你给出合理解释。

（1）某同学常常在平整松软的土地上练习单脚站立和单手倒立。当他单脚站立时。在地面上留下了凹陷的鞋印：单手倒立时。留下了一个凹陷的手掌印。那么（ ）。

A.单脚站立时对地面的压力大于单手倒立时对地面的压力

B.单脚站立时对地面的压力小于单手倒立时对地面的压力

C.手掌印凹陷的深度大于鞋印凹陷的深度

D.手掌印凹陷的深度等于鞋印凹陷的深度

（2）在电视中看到一位杂技演员表演“轻功”。只见他先将几个普通气球吹满气。扎好口后放在地上。然后在气球上盖上一块玻璃板。如图2。最后这名杂技演员轻轻地站到了玻璃板上。而玻璃板下的气球居然没有被压破！你能说说这是什么原因吗？

分析：回顾整个实验过程。实验过后要对实验进行总结和评估，做到把握实验本质，理解物理原理。能够联系实际生活，对生活中的现象运用物理原理进行解释。这样才算真正掌握了物理概念和规律。某同学无论是单脚站立还是单手倒立。他对地面的压力都是他所受的重力，因此。两种情况压力都相等。压力相同时，手掌面积更小，对地面的压强更大。所以手掌印凹陷更深。杂技演员站在玻璃板上。增大了人与气球的接触面积。而且由于气球受力发生形变，气球与地面、气球与玻璃板间的接触面积也增大。这些都使得人对气球的压强变小。不足以将气球压破。

实验注意事项：

1.在做“探究影响压力作用效果的因素”实验时。为了使实验效果更加明显。海绵应选择质地较松软的。

2.实验中，所选用的砝码质量应比小桌质量大得多。使对比实验效果更明显。

责任编辑 程哲