压力的作用效果与压强的对应关系探讨

昨天看到班级论坛上一个问题：压力的作用效果是否与受力面的材料有关。

原先也没有考虑过这个问题，现在想想看，把木块分别放在塑料泡沫和木板上，压力的作用效果也不一样。为什么课本上没有提到呢？

昨天给同组老师说出了这个问题，经我们讨论，主要从两方面来思考：

      ①压力效果出发思考：压力的作用效果是使物体发生形变，形变程度越明显，说明力的作用效果越明显。在压力大小和受力面积相同时，接触面材料不同，形变程度也不同，压力作用效果与接触面材料有关。

②从压强的物理意义思考：压力的作用效果用压强来表示，压强只与压力大小和受力面积有关，接触面材料无关。

通过网上查资料，看到这道中考题：

       28．（6分）在探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中，小明和小华利用所提供的器材（小桌、海棉、砝码、木板）设计了图（a）、（b）两个实验，通过观察图（a）、（b）后得出“压力一定时，受力面积越小，压力的作用效果越明显”的结论.此后小华把小桌挪放到一块木板上，发现小桌对木板的压力效果不够明显，如图（c）所示.通过对图（a）、（c）的比较又得出“压力一定时，受力面积越小，压力的作用效果越不明显”的结论.

请你根据已学过的压强知识分析：

（1）小明和小华是根据的现象来比较压力的作用效果的.

（2）造成前后两个结论不一致的原因.

（3）设图（b）中小桌对海棉的压强是P_b，图（c）中小桌对木板的压强是P_c，则P_bP_c（小于/等于/大于）.

（4）比较图（b）和图（c）可知，根据压力的作用效果比较压强的大小需要满足的条件是：.

其中第4小问解释了我们的困惑：用“压力的作用效果比较压强的大小需要满足的条件”。压力的作用效果用压强来表示，不意味着相等的压强一定产生相同的作用效果。说明压强与压力的效果不是一回事。用压强来表示压力作用效果是有条件的，那就是被压物体的材料要相同。所以压力的作用效果与受压物体的强度有关.

      2009年5月5日下午，初二物理教师集体备课时讨论了一道练习题。经查是2007年淮安市第31题。

      小明同学利用砝码、小桌、装有沙子的容器等实验器材，做“探究压力作用的效果”实验，如图甲所示（图略）。

     (1)保持小桌对沙子的压力不变，改变小桌与沙子的接触面积，小明发现接触面积越大。小桌陷入沙子越浅，说明压力的作用效果与_________有关。

     (2)保持小桌与沙子的接触面积不变，改变小桌对沙子的压力，小明发现压力越大，小桌陷入沙子越深，说明压力的作用效果与_________有关。

     (3)实验过程中，压力的作用效果是通过_______________表现出来的。

     (4)小明将小桌和砝码又放到一块木板上，如图20乙所示，比较甲、乙两种情况后，小明认为压力的作用效果还与接触面的材料有关，请对此结论作出简要评价。_______________________________________________。

      讨论的焦点是第4小问：压力的作用效果与接触面的材料是否有关？

多数人认为，压力的作用效果用压强来表示，压强只与压力大小和受力面积有关，所以压力作用效果与接触面的材料无关。

我边听边想，我课上讲的是有关啊！他们的观点听起来也有道理，还找不到否定的理由。但在甲和乙两图中，压力大小相等、受力面积也相等，接触面凹陷的深度不同，不就是压力作用效果与接触面的材料有关吗？也不能否定我的观点啊。

      这个问题把我难住了。但我决心把它搞个水落石出！

      我晚上思考，睡觉思考，睡不着时还爬起来翻翻物理参考资料、工具书，大学时的书、函授时的书，可是找不到答案。

      第二天一到校，我也没有立即去巡视班级。而是在网上搜索……，正常情况下，各省市的试卷答案都能找到，可这一次就是找不着答案。

      上午第一节课时，我拔通了初二物理组的电话。把我的困惑告诉了他们，请他们重新思考、查资料，能否找到合理的解释。

实际上是从两个出发点思考时发生了冲突。

      一是从压力效果出发思考：压力的作用效果是使物体发生形变，在压力大小和受力面积相同时，接触面材料不同，形变也不同，压力作用效果与接触面材料有关。

      二是从压强的物理意义思考：压力的作用效果用压强来表示，压强只与压力大小和受力面积有关，与接触面材料无关。

虽然我没有在场，但我知道物理组的讨论是激烈的，因为不断有争论消息传来。

      第二天中午的消息。“力的作用效果与力的大小、方向、作用点有关。用大小相等、方向相同、作用点的位置相同的力，拉弹性不同的弹簧，弹簧的形变不同。说明力的作用效果与被作用的物体性质有关。”

      第二天晚上的消息。他们找到了2005年镇江中考物理题第28题。

      在探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中，小明和小华利用所提供的器材（小桌、海棉、砝码、木板）设计了图（a）、（b）两个实验，通过观察图（a）、（b）后得出“压力一定时，受力面积越小，压力的作用效果越明显”的结论.此后小华把小桌挪放到一块木板上，发现小桌对木板的压力效果不够明显，如图（c）所示.通过对图（a）、（c）的比较又得出“压力一定时，受力面积越小，压力的作用效果越不明显”的结论.

      请你根据已学过的压强知识分析：

      （1）小明和小华是根据__________________________的现象来比较压力的作用效果的

      （2）造成前后两个结论不一致的原因是__________________________。

      （3）设图（b）中小桌对海棉的压强是P_b，图（c）中小桌对木板的压强是P_c，则P_b________________P_c（小于/等于/大于）。

      （4）比较图（b）和图（c）可知，根据压力的作用效果比较压强的大小需要满足的条件是：__________________________。

      其中第4小问解释了我们的困惑：用“压力的作用效果比较压强的大小需要满足的条件”。说明压强与压力作用效果不是一回事。用压强来表示压力作用效果是有条件的，那就是被压物体的材料要相同。

      问题越讨论越明朗。这就是集体的力量。

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