压强实验的改进与创新

摘 要：探究“压强大小与哪些因素有关实验”为初中力学重点实验之一.在人教版教材中通过小桌子和砝码放在海绵上不同场景来进行实验探究.针对书本实验中学生易将探究因素压力与重力混淆、实验数据不充分问题，笔者对实验进行改进与创新，帮助学生用更加简单易懂的方法建构新知，提高物理学科素养.

关键词：初中物理;压强;实验创新

中图分类号：G633.7 文献标识码：B 文章编号：1008-4134（2021）04-0039-02

作者简介：纪庆群（1988-），男，江西鄱阳人，硕士，中学一级教师，研究方向：初中物理实验创新研究.

探究“压力作用效果与哪些因素有关实验”是人教版物理（八年级下册）第九章第1节内容，也是初中阶段力学重点实验之一.在教材中，通过改变桌面上砝码的个数来改变桌面对海棉压力的大小，从而来探究压力大小对压力作用效果的影响.这里存在三个问题：第一个问题是学生很容易认为压强的影响因素是重力而不是压力，原因是实验中确实是通过改变物体重力大小而改变压力大小的.第二个问题是我们只能够探究竖直向下的压力，而无法探究水平方向的压力.第三个问题是压力大小变化不连续，且无法直接读出压力大小，无法实现直接反馈.在探究“压力作用效果与受力面积关系”实验时，教材中通过把桌子正面朝上和朝下改变受力面积，但是只有两组数据无法得到普遍结论，缺乏说服力.另外实验操作的过程中不够简洁方便.针对以上存在的问题，笔者对实验进行了相应的改进.

1 实验仪器改进与制作

1.1 实验准备

拉压测力计1个、圆形磁铁若干、塑料管1根、硬卡片若干、502胶水1瓶、海绵1个.

1.2 教具制作

将塑料管截成长短相同3个小塑料管，将硬卡片裁剪成3个大小不一的圆，目的是得到三个不同的受力面积.用502胶水把裁成圆的卡片和圆形磁铁分别粘在小塑料管的两端，我们把组合好的塑料管称为“受力面积柱体”.在拉压测力计底部也粘上圆形磁铁，用来连接不同受力面积柱体.教具制作图如图1所示.

为了确保3个受力面积柱体质量相等，将他们依次放在天平上测定其质量.因为唯一的区别在于圆形卡片质量，所以质量相差不大，只需通过增减一些胶水达到质量相等即可.

2 教具的使用方法

受力面积柱体可以通过圆形磁铁吸引和拉压测力计连接.在改变受力面积时，我们只需要更换受力面积不同的柱体即可.当我们需要改变压力大小，可以用不同大小的力按压“拉压测力计”，读出拉压测力计示数，同时观察海绵的凹陷程度.如图2所示.

3 实验改进与效果评价

探究“压力作用效果与哪些因素有关”实验包括两个部分，分别是：（1）当受力面积不变时，探究压力作用效果与压力大小的关系;（2）当压力大小不变时，探究压力作用效果与受力面积关系.下面我们就用改进的实验教具来进行实验探究.与教材中的实验进行对比，体现改进后实验的优势.

在“受力面积不变时，探究压力作用效果与压力大小的关系”实验中，课本实验中是通过改变砝码重力来改变压力，学生容易将重力和压力混淆.在这里，我们通过用不同大小力去压“拉压测力计”来改变压力大小.无重力改变，只改变压力，从而突破“重力和压力易混淆”这一难点.课本实验中是无法探究“水平方向的压力与压力作用效果的关系”，实验结果的获得不够严谨科学.在这里，我们使用“推压测力计”可以很轻松完成水平方向上的实验，如图3所示.

课本实验中压力是不连续的，也不直观，需要计算砝码重力算出.在这里，我们可以连续地改变压力大小，同时直观地读出示数，动态地观察压力变化时海绵的凹陷情况.

在“当压力大小不变时，探究压力作用效果与受力面积关系”实验中，课本实验中只有桌面正反两个受力面积.在这里，我们可以制作多个受力面积不同的柱体，得出的实验数据更充分，也更具有说服力，另外实验操作简单，通过圆形磁铁的吸引，可以快速地把实验组装完成.

本实验装置在我校学生實验中已经投入使用.通过实验测试数据，我们发现，通过与往届学生对比，学生对“压力与重力知识点”选择题正确率从原来70%提高到95%.说明学生整体对该知识点掌握情况良好，理解较为透彻.

4 总结

本文介绍了课本实验中存在的一些问题，并提出了改进的方法，给出了教具的制作流程以及使用方法.我们发现，通过使用新教具能够解决书本实验的一些不足之处，并且突破难点，突出重点.在实际教学过程中，发现新教具更能启发学生，开拓学生思维，提高学生的探究能力和物理素养.本教具也存在一些不足之处，如学生对“推拉力计”比较陌生，原理并不清楚，使用的过程中存在一些疑惑.

参考文献：

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（收稿日期：2020-11-14）