建构多元支架，巧解“压强”问题

沈海忠

【摘要】压强是初中物理重要的内容，也是学生比较难以理解的概念.压力是学生生活中经常表述的词汇，相比之下，压强于他们就显得生疏.因此教学中，教师需要建构一定的支架以让直观地、深刻地理解“压强”，进而提升物理素养.

【关键词】初中物理;压强教学;多元支架

建构支架的目的就是为了学生更好地探究物理上的认知，给他们自我展示与自我创造提供更多可能.因此教师要能根据学生的能力与认知发展需要建构适切的支架，进而提升他们的学习能力.

1 给学生建构亲身的体验的支架

对于物理教学，教师一定要给学生足够的体验，要让他们在体验中悟出相关的原理与概念.讲得再多，都不如学生一次具身得体验.比如教师让学生体验这样得一个过程，先是将一块长木板放在水平桌面上，再用一水平力F向右缓慢地推木板，如图1所示，将木板由原来的甲的位置，推到乙的位置上，即，使其一部分露出桌面.在体验的过程中教师让学生思考，木板对桌面的压力F、压强p和摩擦力f的变化情况是什么样的.

学生想，水平面上的物体的压力和自身的重力应该是相等的，因此他们认为向右慢慢地推木板的过程中，木板对桌面的压力F应该也没有变化.他们就在想什么变化了，他们发现向右缓慢地移动木板的过程中，其受力面积变小应该变小了.进而他们再次思考，由p=FS是不是可以得到木板对桌面的压强p其实是变大的.他们在亲身体验中也发现推动木板的过程中，压力和接触面的粗糙程度不曾发生改变，因而可以认定摩擦力f不变.学生获得的解题能力来源于他们的体验，来源于他们将书本认知与体验结合.

2 给学生建构影视画面的支架

在上课时教师就播放这样一段电影，画面中出现一段监控视频犯罪嫌疑人从一家商场走出去，然后奔跑著走向了附近的一个小果园.教师说科学研究表明一般身材的人身高与脚印大小有一定的关系，要想知道有关嫌疑人的更多的信息，假如你是侦探你会怎么做.显然地，为了学生更好地运用本章节的认知，教师创设画面支架，以提升他们内化认知的能力.看到学生无所适从的样子，教师继续播放四个画面，第一个侦探只获取脚印的大小这一数据就估计嫌疑人的体重;第二个侦探只获取小果园里松软地面上脚印的深浅就在估计嫌疑人的高矮;第三个侦探在获取小果园里松软地面上脚印的大小还有深浅，进而在估计嫌疑人的高矮和体重;第四个侦探做出举手无措的样子，

旁白写道根据脚印的大小和深浅无法估计嫌疑人的高矮和体重.有了教师进一步的画面支架，学生找出画面中的等量关系，

罪犯的脚印深度和其本身重力下的压痕深度应该相同的.进一步地探究，他们认为从嫌疑人的脚印的大小可求出其脚印面积的大小，再利用脚印的深浅，就可以判断一个人对地面的压强，进而就可以算出嫌疑人对地面的压力，高矮和体重等信息也就昭然若揭了.有了这样的铺垫，教师呈现真正侦探用蜡浇注鞋模的样子，如图2所示：

教师给出数据测量蜡鞋模的平均厚为3cm，质量为675g，又经测试达到脚印同样深度压强为1.5×104Pa，罪犯体重为多少？（ρ=0.9×103kg/m3）学生是这样回答的，鞋模的体积为V=m/ρ=675g/0.9g/cm3=750cm3，受力面积为S=V/h×2=750 cm3÷3cm×2=500cm2，进而他们得出罪犯体重为G=F=pS=1.5×104Pa×500×10-4m2=750N.可见建构的影视支架给学生以直观的体验，同时激活了他们的探究能力.

3 给学生建构生活情境的支架

教师在教学物理时要将物理与生活相融，要给学生建构生活的支架，以让他们更深刻地全面地理解物理.心理学研究表明学生对熟悉的事物更容易产生兴趣，也更容易激发探究的欲望.在讲分子做无规则的运动时，教师举例说拧开香油瓶盖就能闻到扑鼻的香味.在讲到通过减小受力面积来增大压强这一原理时，教师举出农民将镰刀磨得菜很锋利这一生活现象.在讲到大气压强时，教师拿出挂勺子用的塑料挂钩的吸盘.为了证明油的沸点比水高，教师展示饺子在油中煎比在水中煮容易焦的视频.

当然教师出现的生活情境可以是对比性的，以促进学生深度化地思考.如图3所示，教师先是让学生用手握着两张纸，再让纸平行着且自由下垂，接着学生从两纸的中间向下吹气.教师问他们观察到什么，学生将观察到的现象写下来，他们发现两纸互相靠近.教师将纸②为研究对象，抽取出来如图4所示，同时要求学生在图5中将纸②在水平方向上受到的力补充完整.纸是生活中常用的事物，往事物上吹气也是学生经常做的，将两者结合就变成新的生活情境，教师让他们反复练习，以体悟到期间的规律.学生在吹气的过程中，渐渐体会到这样的规律，流速越大，压强越小;流速越小，压强越大.进而他们认为纸片在水平方向还受内侧气体对其向右的压力，显然地，由于内侧气体的流速相对较快，因此就有F2小于F1，就有如图4所示的结论.因此教学中教师要善于建构生活支架，以让他们能将抽象的认知付诸到具体的生活场景中.

4 给学生建构家庭实验的支架

物理学习不应该局限在课堂上，教师要尽可能地利用身边资源促进学生学科素养的生长.比如说，教师就可以建构家庭实验支架，以让学生充分利用家里可以提供的器材，进而提升他们的实验能力.建构家庭实验能给学生更多体验的机会，更多将认知转为实验的机会，也能给他们更多思考的机会.基于当前的“双减”政策，教师需要减少学生课后的作业量，家庭实验在减少作业量的同时也达到巩固学生认知，促进能力发展的目的.

教师让学生做这样的一个实验，就是在桌上的杯子里，如图6所示，放一块事先在冰箱里做成的冰.当这块冰全部融化成水后，能观察到哪些现象，能得出哪些结论.学生说，杯子旁边的温度发生了细微的变化，融化的时候看到冰上有水汽，当手捂着杯子的时候感觉冰融化快一些.同时他们还推断出一些结论，比如桌面受到的压力不变;桌面受到的压强变大;杯子底的内表面受到的压力变大;杯子底的内表面受到的压强变小.认为压力不变的学生是这样推测的，固体能够传递压力，所以可以这样说，水平桌面受到的压力等于杯子及杯子内物体的总重力.杯子重力不变，冰化成水重力也不变，所以桌面受到的压力不变.当然认为杯子底的内表面受到的压力变大的同学就受到别人的反对，他们认为杯子与桌面的接触面积一定，因为压力不变.

家庭实验还可以亲子互动，比如说，教师让学生回家用测体重的仪器称得他爸爸的质量为70千克，求他爸爸在水平地面上行走时对地面的压力F是多少.同时再让他们粗略地计算出他一只鞋触地面积为多少，进而求出他对地面的压强p.这个实验加强了父母与子女间的互动，物理学习多了一份趣味与温暖.简单的家庭实验就让学生的思维动起来，就解放了他们的双手与大脑.

5 结语

建构支架是以学生为主体的重要的教学方式，旨在进一步地激发他们的自主学习能力.因此建构支架要给学生带能更多的思考机会，带来更多的成长，教师不能以简单的直接的讲解代替支架，要把探究的时间与空间留给学生.给予支架建构的压强教学能使学生真正成为学习的主体，进而享受“压强”学习带来的快乐.

参考文献：

[1]程文洁，管西巧.挖掘生活资源助力学生创新实验——以“用矿泉水瓶研究液体压强”实验为例[J].物理之友.2021，37（04）.

[2]赵亮.STEAM理念在初中物理教学中的应用——以浙教版“大气的压强”教学为例[J].中学物理教学参考.2021，50（11）.