PDF《压的用效果物体的材料布吗？》

4 O 问题探讨与争鸣 乡压的用效果物体的材料布吗?叶耀(太仓市第一 中学 江苏太仓

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一个 纠结 的问题 某同学在做" 探究压力的作用效果与哪些 因素有 关" 的实验时, 把同一砝码放在不 同海绵上 , 发现陷进 去的深度不一样. 他根据这一现象提 出猜想 : 压力 的 作用效果与形变物体的材料有关. 在压强问题的讨论 中, 怎么 冒出了个" 物体材料" 的因素呢?有不少老师在苏科物理网( h t t p : / / www. s k w1 . o r g ) 对此开展讨论 , 而终究没有形成一致 的意 见, 使之成为了一个纠结的问题.

2 .两种相反的认识 持肯定观点者以" 形变效果" 为依据. 因为实验时 直接观察到的是" 物体的形变效果" , 所 以他们将" 压 力的作用效果" 视为" 物体 的形变效果" , 而物体 的形 变效果( 形变的大小 ) 确实是 与形变物体 的材料有关 的, 因而应该说 即压力的作用效果是与被压物体 的材 料有 关的. 持否定观点者 以" 压强定义 " 为依据. 因为是" 压 力的作用效果" 而不是" 物体 的形 变效果" , 他们坚持 " 压强是用来描述压力作用效果的物理量" 的观点. 既 然压强是压力的效果, 那么它就不应该与形变物体 的 材料有 关,即压 力 的作 用效果与形 变物体的材 料 无关.

3 .问题 的焦点 导致两种相左结论 的原因 , 就是判定依据不 同. 问题的焦点是 : 什么是压力的作用效果? 压力是一个依据效果来命名的物理量 , 专指垂直 作用在物体表面并指向物体表面的力. 我们知道力的 作用效果有二 : 一是改变物体 的运动状态 ;

二是使物 体发生 形变. 所以, 我认 为用 " 压力 的作用 效果 ( 形变) " 来反映压强就如同用" 力 的作用效果 ( 运动状态 改变) " 来反映冲量一样是错误 的, 至少是不完整 的. 不能说" 冲量是用来描述力的作用效果 的物理量" , 只 能说" 冲量是力对时间的积累" . 现 已经无法查证 " 压 强是描述压力作用效果 的物理量" 的原创者 , 现在普 遍都是这样认为 的, 百度" 压强" 也采用 了这样 的表 述. 看来 , 这种观点似乎很受大家的认同. 有一种说法 , 也许 可以帮助我们理解" 压力 的作 用效果" 的来历 , 即压力一定时, 受力面积越小 , 压力 的作用效果越显著 ;

受力面积一定时 , 压力越大 , 压力 的作用效果越显著. 这里" 压力 的作用效果" 是有 明确 指向的, 即压力对物体形变的作用效果不但与压力大 小有关 , 还与受力面积大小有关 , 压力对物体形变的 作用效果是 由压 力与受力 面积共 同决定 的. 如果 将"压力对物体形变的作用效果" 简化为" 压力 的作用效 果" , 便会将" 压力的作用效果" 与" 物体 的形 变效果" 相混淆 , 从而将压强概念不完整地定义为" 压强是用 来描述压力作用效果的物理量" .

4 .问题 的本质 从" 物体形变的效果" 到" 压力作用的效果" , 仿佛 是在玩文字游戏. 而这样的文字游戏给教学所带来 的 负面效应就是一种纠结. 压强是一个物理概念 , 也是一个物理量. 物理概 念的特征告诉我们 : 物理概念是观察 、 实验 、 科学思维 的产物 , 反映的是某一事物 的本质特征 , 具有意义明 晰、叙述精确的特征. 它要求能反映物理现象 的本质. 如" 速度是描述运动快慢 的物理量" 、 " 密度是描述物 聊……h……… …… ……~ … … 一一~I……~~一…~… 二二~ 体所含物质的疏密程度 的物理 量" 以及" 温度是描述 物体冷热程度的物理量" 等都是 明晰、 精确 的表述. 那 么压强 的概念为什么就没有这样的描述呢? " 压强是描述压力作用效果 ( 形变效果) 的物理量" 为什么是不完整的呢?这是 由物理概念具有发展性特 征所决定的. 在研究压强的时候 , 我们是按照固体 、 液体、气体的顺序逐步展开的, 探究" 压力的作用效果" 首 先是针对 固体的特殊情况 , 此时是不适合 、 也没有办法 来明晰、 精确描述压强概念的. 关于压强概念 , 在 中学 阶段只能大致理解为: 压力在不 同受力面积上被平均 分担. 物理量是能够定量地反映客观事物 ( 物体 、 物质、 物理过程、 物理事实、 物理现象 ) 的物理性质或特征 的 物理概念. 物理量有基本量和导出量 , 如长度 、 质量 、 时间、 温度等属于基本物理量 , 而速度、 密度、 压强等 属于用 比值法 导出的物理量. 压强定义为 : 物体单位 面积上受到的压力 叫做压强. 由此可见 , 在研究固体压强 的时候不可能对压强 概念有完整描述. " 压强是表示压力作用效果 ( 形变效 果) 的物理量" 的说法 , 仅仅是在一定条件下的一种初 步的本质反映, 是为定义压强所作 的一个铺垫.