2021[压强的概念]怎么引入压强的概念.doc

2021压强的概念怎么引入压强的概念压强的概念怎么引入压强的概念压强概念的教学如何引导学生建立压强的概念压强是以前力学知识的延伸扩展，是初中力学部分的一个重点。压强的概念贯穿全章，起统领全章的作用。压强概念的建立，是以后学习液体压强和气体压强的基础，而且在生产和生活实际中也有广泛的应用。教材力求通过对现象的分析,培养学生密切联系实际,运用科学知识来解释一些现象的习惯和能力,更重要是激发学生学习兴趣,提高科学素质。根据本节课教材特点以及初三学生年龄特点，我设定的过程与方法目标为：1.观察生活中各种与压强有关的现象，了解对比是提高物理思维的基本方法。2.探究压力的作用效果跟那些因素有关？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，获得对压强较深入的了解，初步学习使用控制变量法。采取启发式教学法、探究实验、问题讨论相结合的教学方法，通过探究压力的作用效果跟哪些因素有关，形成压强的概念为重点，进行开放式教学，让学生在愉快的氛围中探索新知识，从而调动学生学习的积极主动性。通过学生参与探究，相互交流，突出学生是学习的主人，将课堂还给学生，体现学生的主体地位，同时让学生初步建立应用科学知识的意识，提高学生的学习兴趣。采用的主要教学环节如下：一、压力的教学：教材没有给压力一个明确的定义，但是为了便于学生理解压力的作用效果压强。利用多媒体课件出示三种物体，教师引导，力的施力物是哪个物体，哪个是受力物体，力的作用点在哪里？方向如何？通过分析学生应明确，有些压力是由于重力的作用产生的但大小并不一定都等于重力，只有放在水平面上的物体对支持面的压力大小才等于重力在很多情况下压力和重力无关，压力不是重力从而得出压力概念：垂直作用在物体表面的力叫做压力二、压强概念的建立：1播放一段风光片：金色的海滨。松软的沙滩人们的身后是一串串大小不等、深浅不同的脚印；茫茫雪原，浩浩无边，想在上面步行的人双脚深陷几乎寸步难行雪橇却能使人插上翅膀2观察教材中两幅精美的图片：小小的蝉可以把口器插入坚硬的树皮，体态庞大的骆驼却可以凭借宽大的脚掌成为沙漠之舟 从同学们看到的的这些现象中，大家会想到什么问题吗?用两个手指压铅笔、用手指和手掌压气球问：压力作用效果一样吗？压力的作用效果可能与什么因素有关？请同学们大胆说出自己的问题或想法1、压气球力越大产生效果越明显因此压力的作用效果和力的大小有关2、用笔尖和笔帽扎手时用的力差不多大可用笔尖扎得很痛而笔帽则没有什么感觉，说明压力的作用效果和力的大小无关，而是和受力面积的大小有关。3、我们认为压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小等可能都有关系。研究物理问题最好的方法就是实验同学们的猜想是否正确大家可以通过实验来验证，请同学们选择合适的器材自己设计并进行实验教师引导启发学生回忆探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关的实验中用到什么研究方法。提示学生用控制变量法设计实验，需要哪些实验器材， 你想从比较物体哪方面变化来显示压力作用效果？(同学们分组活动教师巡视并参与学生们的活动最后进行交流)有的组做压力小桌实验，观察压力小桌陷入海绵的深度。 有的组：把肥皂平放和立放在海绵上观察肥皂陷入海绵的深度。 实验后由学生讨论得出结论。压力作用的效果不仅跟压力的大小有关，还跟受力面积的大小有关。为了比较压力作用的效果，物理学中引人压强的概念。 讲述：要比较压力作用的效果，应取相同受力面积上受到的压力。（对比速度概念理解压强概念。）1、压强的概念：物理学中把单位面积上受到的压力叫做压强2、压强的公式：压强=压力/受力面积 P=F/S公式中各个物理量的含义P-压强-帕斯卡（Pa）F-压力-牛顿(N) S-受力面积平方米（M2）3、压强的单位：帕斯卡（Pa）(在国际单位制中，力的单位是牛顿(N)，面积的单位是平方米(m2)由公式确定压强的单位就是牛顿每平方米(N/m2)人们给压强规定了一个专门的单位叫帕斯卡，简称帕(Pa)，这是为了纪念法国科学家帕斯卡在物理学方面作出的杰出贡献帕斯卡是一个很小的单位，实际中还常用千帕(kPa)，兆帕(MPa) ) 1帕=1牛米2。4、物理意义：表示“每平方米面积上受到的压力是 1牛顿”。压强概念的建立压强概念的建立压强是一个复杂且抽象的物理概念又在生活和生产中广泛应用。也是后面学习液体压强、大气压强、流体压强的基础，所以“压强概念的建立”致关重要。对于“压强概念的建立”我从是以下几个方面做的：一、通过杂技“躺钉子”，激发学生学习求知欲播放视频杂技“躺钉子”，让学生产生人躺在钉床上为什么会没事的疑问，并适时提醒学生要想知道原因，就要学好本节知识，从而激发学生学习的欲望。二、通过图片丰富学生的感性知识。播放图片：（一）蝉可以把口器插入树皮，吸吮树汁；（二）骆驼具有宽大的脚掌，是沙漠之舟；让学生对书上的两幅图片思考并提出问题：蝉的口器和骆驼的脚掌都对物体有一定的压力，为什么蝉的口器能插入树皮，而骆驼具有宽大的脚掌有沙漠之舟的称号。引导学生提出压力的作用效果与什么因素有关。三、通过身边的小实验，丰富学生对压强感知。让学生用手边的铅笔做实验，用手指抵在铅笔的两头，体会“笔尖处比笔尾处疼”，让学生对压强有一定的感知，并引导学生归纳影响压力的作用效果的因素有两个：一个是压力，另一个是受力面积。从而为以后的实验猜想和设计做了一定的基础。四、通过实验探究，构建压强的概念。给出实验器材，要求学生以小组为单位，分组讨论并设计一个验证性实验，采用控制变量法探究出压力的作用效果与什么因素有关，从而构建压强的概念。压强原理及概念部分压强原理及概念部分一、压强 压强是表示压力作用效果（形变效果）的物理量。在国际单位制中，压强的单位是帕斯卡，简称帕（这是为了纪念法国科学家帕斯卡Blaise pascal而命名的），即牛顿/平方米。压强的常用单位有千帕、千克力/平方厘米、托。一般以英文字母p表示。二、定义： 单位面积上受到的压力叫做压强。 公式：P=F/S 固体压强：物体由于外因或内因而形变时，在它内部任一截面的两方即出现相互的作用力，单位截面上的这种作用力叫做应力。一般地说，对于固体，在外力的作用下，将会产生压(或张)形变和切形变。因此，要确切地描述固体的这些形变，就必须知道作用在它的三个互相垂直的面上的力的三个分量的效果。三、大气压的发现17世纪，德国马德堡市有一位市长，名叫奥托·格里克他是个博学多才的军人，从小就喜欢听伽利略的故事；爱好读书，爱好科学；一直读到莱比锡大学1621年又到耶拿大学攻读法律；1623年，再到莱顿大学钻研数学和力学他读了三所大学，知识面很广因此，他能在军旅中生活；又可在政界中立足；更能在科学界发言他是1631年入伍，在军队中担任军械工程师，工作很出色后来，投身政界，1646年当选为马德堡市市长无论在军旅中，还是在市府内，都没停止科学探索。1654年，他听到托里拆利的事儿，又听说还有许多人不相信大气压；还听到有少数人在嘲笑托里拆利；再听说双方争论得很激烈，互不相让，针锋相对因此，格里克虽在远离德国的意大利，但很抱不平，义愤填膺他匆匆忙忙找来玻璃管子和水银，重新做托里拆利这个实验，断定这个实验是准确无误的； 再将一个密封完好的木桶中的空气抽走，木桶就“砰！”的一声被大气“压”碎了！有一天，他和助手做成两个半球，直径14英寸，即30多厘米，并请来一大队人马，在市郊做起“大型实验” 马德堡半球实验1654年5月8日，马德堡市风和日丽，晴空万里，一大批人围在实验场上，熙熙嚷嚷十分热闹。有的说这样，有的说那样；有的支持格里克，希望实验成功；有的断言实验会失败；人们在议论着，在争论着；在预言着；还有的人一边在大街小巷里往实验场跑，一边高声大叫：“市长演马戏了！市长演马戏了”格里克和助手当众把这个黄铜的半球壳中间垫上橡皮圈；再把两个半球壳灌满气后合在一起；然后把气全部抽出，使球内形成真空；最后，把气嘴上的龙头拧紧封闭。这时，周围的大气把两个半球紧紧地压在一起。格里克一挥手，四个马夫牵来八匹高头大马，在球的两边各拴四匹格里克一声令下，四个马夫扬鞭催马、背道而拉！好像在“拔河”似的。“加油！加油！”实验场上黑压压的人群一边整齐地喊着，一边打着拍子。4个马夫，8匹大马，都搞得浑身是汗。但是，铜球仍是原封不动格里克只好摇摇手暂停一下。然后，左右两队，人马倍增马夫们喝了些开水，擦擦头额上的汗水，又在准备着第二次表现。格里克再一挥手，实验场上更是热闹非常。16匹大马，死劲抗拉，八个马夫在大声吆喊，挥鞭催马来看实验的人群，更是伸长脖子，一个劲儿地看着，不时地发出“哗！哗！”的响声。突然，“啪！”的一声巨响，铜球分开成原来的两半，格里克举起这两个重重的半球自豪地向大家高声宣告：“先生们！女士们！市民们！你们该相信了吧！大气压是有的，大气压力是大得这样厉害！这么惊人！”实验结束后，仍有些人不理解这两个半球为什么拉不开，七嘴八舌地问他，他又耐心地作着详尽的解释：“平时，我们将两个半球紧密合拢，无须用力，就会分开这是因为球内球外都有大气压力的作用；相互抵消平衡了。好像没有大气作用似的。今天，我把它抽成真空后，球内没有向外的大气压力了，只有球外大气紧紧地压住这两个半球”。 通过这次“大型实验”，人们都终于相信有真空；有大气；大气有压力；大气压很惊人，但是，为了这次实验，格里克市长竟花费了4千英镑。 定义 一物理学中把垂直作用在物体表面上并指向表面的力叫做压力。压强是表示物体单位面积上所受力的大小的物理量。标准大气压为1.013x105(10的5次方) Pa，大气压的数值相当于大约76cm水银柱所产生的压强，就是大气压的大小。 公式p=F/S（压强=压力÷受力面积）p压强(单位：帕斯卡，符号：Pa)F压力(单位：牛顿，符号：N)S受力面积(单位：平方米，符号：）F=PS (压力=压强×受力面积)S=F/p (受力面积=压力÷压强）（ 压强的大小与受力面积和压力的大小有关） 对于压强的定义，应当着重领会四个要点：受力面积一定时，压强随着压力的增大而增大。（此时压强与压力成正比）同一压力作用在支承物的表面上，若受力面积不同，所产生的压强大小也有所不同。受力面积小时，压强大；受力面积大时，压强小。压力和压强是截然不同的两个概念：压力是支持面上所受到的并垂直于支持面的作用力，跟支持面面积，受力面积大小无关。 压强是物体单位面积受到的压力。跟受力面积有关。压力、压强的单位是有区别的。压力的单位是牛顿，跟一般力的单位是相同的。压强的单位是一个复合单位，它是由力的单位和面积的单位组成的。在国际单位制中是牛顿/平方米，称“帕斯卡”，简称“帕”。影响压强作用效果的因素1受力面积一定时，压力越大，压力的作用效果越明显。（此时 压强与压力成正比） 影响压力作用效果的因素 试验2当压力一定时，受力面积越小，压力的作用效果越明显。（此时压强与受力面积成反比）(5)1Pa的物理意义：1平方米的面积上受到的压力是1N。(1牛顿的力作用在一平方米上)1Pa大小：一张平铺的报纸对水平桌面的压强，3粒芝麻对水平桌面的压强为1Pa注：等密度柱体与接触面的接触面积相等时，可以用 P=gh P液体压强Pa.液体密度千克/立方米(kg/m3)g9.8N/kg(通常情况下可取g=10N/kg)h深度（m 米）在静止的液体中，任取一个底面为正方形（正方形与水平面平行），高为深度的液柱进行受力分析。作用于液柱上的力有液柱的重力 G =密度*g*h*S ，方向铅直向下；作用在液柱表面的大气压力 Fo=PoS,方向铅直向下；作用在液柱底面的液体压力 F=P*S,方向铅直向上；作用液柱的四个侧面上的压力都是水平方向的，两两自相平衡。 作用在液柱铅直方向上有 向下的重力 G 、向下大气压力 Fo,向上的水压力 F，因为在铅直方向受力也是平衡的，所以 F=Fo+G，即P*S = PoS+ 密度*g*h*S，约去S得 p = Po+ 密度*g*h 。如果不计大气压力，只计液体本身产生的压强，则 P = 密度*g*h 压力和压强任何物体能承受的压强有一定的限度，超过这个限度，物体就会损坏。 压强 试验物体由于外因或内因而形变时，在它内部任一截面的两方即出现相互的作用力，单位截面上的这种作用力叫做压力。一般地说，对于固体，在外力的作用下，将会产生压(或张)形变和切形变。因此，要确切地描述固体的这些形变，我们就必须知道作用在它的三个互相垂直的面上的力的三个分量的效果。这样，对应于每一个分力Fx、Fy、Fz、以作用于Ax、Ay、Az三个互相垂直的面，应力F/A有九个不同的分量，因此严格地说应力是一个张量。 由于流体不能产生切变，不存在切应力。因此对于静止流体，不管力是如何作用，只存在垂直于接触面的力；又因为流体的各向同性，所以不管这些面如何取向，在同一点上，作用于单位面积上的力是相同的。由于理想流体的每一点上，F/A在各个方向是定值，所以应力F/A的方向性也就不存在了，有时称这种应力为压力，在中学物理中叫做压强。压强是一个标量。压强(压力)的这一定义的应用，一般总是被限制在有关流体的问题中。垂直作用于物体的单位面积上的压力。若用P表示压强，单位为帕斯卡（1帕斯卡=1牛顿/平方米）液体压强液体容器底、内壁、内部的压强称为液体压强，简称液压。（一）液体压强原理（帕斯卡定律）的产生帕斯卡发现了液体传递压强的基本规律，这就是著名的帕斯卡定律所有的液压机械都是根据帕斯卡定律设计的，所以帕斯卡被称为“液压机之父”在几百年前，帕斯卡注意到一些生活现象，如没有灌水的水龙带是扁的水龙带接到自来水龙头上，灌进水，就变成圆柱形了如果水龙带上有几个眼，就会有水从小眼里喷出来，喷射的方向是向四面八方的。水是往前流的，为什么能把水龙带撑圆？通过观察，帕斯卡设计了“帕斯卡球”实验，帕斯卡球是一个壁上有许多小孔的空心球，球上连接一个圆筒，筒里有可以移动的活塞 液体压强 试验把水灌进球和筒里，向里压活塞，水便从各个小孔里喷射出来了，成了一支“多孔水枪”帕斯卡球的实验证明，液体能够把它所受到的压强向各个方向传递通过观察发现每个孔喷出去水的距离差不多，这说明，每个孔所受到的压强都相同帕斯卡通过“帕斯卡球”实验，得出著名的帕斯卡定律：加在密闭液体任一部分的压强，必然按其原来的大小，由液体向各个方向传递（二）液体压强（帕斯卡定律）的原理我们知道，物体受到力的作用产生压力，而只要某物体对另一物体表面有压力，就存在压强，同理，水由于受到重力作用对容器底部有压力，因此水对容器底部存在压强。液体具有流动性，对容器壁有压力，因此液体对容器壁也存在压强。在初中阶段，液体压强原理可表述为：“液体内部向各个方向都有压强，压强随液体深度的增加而增大，同种液体在同一深度的各处，各个方向的压强大小相等；不同的液体，在同一深度产生的压强大小与液体的密度有关，密度越大，液体的压强越大。”（三）液体内部压强：一、同种液体1向各个方向都有压强2同一深度处，压强一致3深度越深，压强越大二、不同液体同一深度，密度越大，压强越大公式：p=gh 式中g=9.8N/kg 或g=10N/kg,h的单位是m,的单位是kg/m3,压强p的单位是Pa.。如果题中没有明确提出g等于几，应用g=9.8N/kg，再就是题后边基本上都有括号，括号的内容就是g和的值。公式推导：压强公式均可由基础公式：p=F/S推导p=F/S=G/S=mg/S=Vg/S=Shg/S=hg=ghF=液gh,h是深度。 由于液体内部同一深度处向各个方向的压强都相等，所以我们只要算出液体竖直向下的压强，也就同时知道了在这一深度处液体向各个方向的压强。这个公式定量地给出了液体内部压强地规律。 深度是指点到自由液面的距离，液体的压强只与深度和液体的密度有关，与液体的质量无关。（四）什么是液体压强1液体压强产生的原因是由于液体受重力的作用。若液体在失重的情况下，将无压强可言。2由于液体具有流动性，它所产生的压强具有如下几个特点(1)液体除了对容器底部产生压强外，还对“限制”它流动的侧壁产生压强。固体则只对其支承面产生压强，方向总是与支承面垂直。 连通器内液体不流动时各容器中液面高度相同(2)在液体内部向各个方向都有压强，在同一深度向各个方向的压强都相等。(3)计算液体压强的公式是P=gh。可见，液体压强的大小只取决于液体的种类(即密度)和深度h，而和液体的质量、体积没有直接的关系。(4)密闭容器内的液体能把它受到的压强按原来的大小向各个方向传递。3容器底部受到液体的压力跟液体的重力不一定相等。容器底部受到液体的压力F=PS=ghS,其中“h、S”底面积为S，高度为h的液柱的体积，“ghS”是这一液柱的重力。因为液体有可能倾斜放置。所以，容器底部受到的压力其大小可能等于，也可能大于或小于液体本身的重力。（五）液U形管压强计体压强的测量液体压强的测量的仪器叫U形管压强计，利用液体压强公式P=phg，h为两液面的高度差，计算液面差产生的压强就等于液体内部压强编辑本段大气压强大气压的存在用吸管吸饮料吸盘贴在光滑的墙壁上不脱落产生原因空气受到重力作用，而且空气具有流动性，因此空气内部向各个方向都有压强，这个压强就叫大气压强。大气压的证明与测定1 马德堡半球实验：有力地证明了：大气压的存在大气压很大。2 托里拆利实验：在长约1m，一段封闭的玻璃管里灌满水银，用手指将管口堵住，然后倒插在水银槽中。放 大气压强开手指，管内水银下降到一定程度时就不再下降，这时管内外水银高度差约为760mm，把玻璃管倾斜，则水银柱的长度变长，但水银柱的高度，即玻璃管内外水银面的高度差不变。测量结果表明这个高度是由当时的大气压的大小和水银的密度所共同决定的，与玻璃管的粗细、形状、长度(足够长的玻璃管)无关。标准大气压(standard atmospheric pressure)的符号为1atm(非法定单位)，1atm*约为1.013×10的5次方Pa。影响大气压强的因素温度：温度越高，空气分子运动的越强烈，压强越大. 压强装置密度：密度越大，表示单位体积内空气质量越大，压强越大. 海拔高度：海拔高度越高，空气越稀薄，大气压强就越小。 P表示压强、V表示气体体积、n表示物质的量、T表示绝对温度、R表示气体常数。所有气体R值均相同。如果压强、温度和体积都采用国际单位（SI），R=8.314帕·米3/摩尔·K。如果压强为大气压，体积为升，则R=0.0814大气压·升/摩尔·K。R 为常数 已知标准状况下，1mol理想气体的体积约为22.4L把p=101325Pa,T=273.15K,n=1mol,V=22.4L代进去得到R约为8314 帕·升/摩尔·K玻尔兹曼常数的定义就是k=R/NA因为n=m/M、=m/v（n物质的量，m物质的质量，M物质的摩尔质量，数值上等于物质的分子量，气态物质的密度），所以克拉伯龙方程式也可写成以下两种形式：pv=mRT/M和pM=RT以A、B两种气体来进行讨论。1在相同T、P、V时：根据式：nA=nB（即阿佛加德罗定律）摩尔质量之比=分子量之比=密度之比=相对密度）。若mA=mB则MA=MB。2在相同T·P时：体积之比=摩尔质量的反比；两气体的物质的量之比=摩尔质量的反比）物质的量之比=气体密度的反比；两气体的体积之比=气体密度的反比）。 在同温同压下，像在上面结论式和式中出现的密度比值称为气体的相对密度D=1:2=M1:M2。注意：。D称为气体1相对于气体2的相对密度，没有单位。如氧气对氢气的密度为16。若同时体积也相同，则还等于质量之比，即D=m1:m2。 托里拆利实验托里拆利实验测出了大气压强的具体数值。在长约1m、一端封闭的玻璃管里灌满水银，将管口堵住，然后倒插在水银槽中，放开堵管口的手指时，管内水银面下降一些就不再下降，这时管内外水银面的高度差为760mm管内留有760mm高水银柱的原因正是因为有大气压的存在由液体压强的特点可知，水银槽内液体表面的压强与玻璃管内760毫米水银柱下等高处的压强应是相等的水银槽液体表面的压强为大气压强，由于玻璃管内水银柱上方是真空的，受不到大气压力的作用，管内的压强只能由760mm高的水银柱产生因此，大气压强与760毫米高水银产生的压强相等通常情况下，表示气体压强的常用单位有帕斯卡、毫米水银柱（毫米汞柱）、厘米水银柱（厘米汞柱）、标准大气压，它们的符号分别是pa、mmhg、cmhg、atm. 第 16 页 共 16 页