第八章第二节科学探究：液体的压强 教案 --沪科版初中物理八年级下

第二节 科学探究:液体的压强
设计说明 利用已有的固体压强的概念，引导学生设计出证明液体压强存在的方法，包括用橡皮膜的形变代表液体压强的存在，用形变的程度代表液体压强的大小等问题。通过对各种方案的归纳总结，使学生认识体会到液体内部存在压强及液体内部压强的方向特点，然后去探究同一深度液体各个方向的压强特点及液体压强与液体密度的关系。在整个探究过程中更强调对学生的启发和引导，使学生在整个探究过程中处于主动，发挥主体地位，同时也在知识的获得过程中充满成就感。 教学目标 【知识与技能】 1.认识液体压强与液体深度和密度的关系，能准确陈述液体压强的特点，能用液体压强的特点来解释简单生产、生活中的问题。 2.能熟练写出液体压强公式，并能进行简单计算。 3.能说出连通器的特点，并能举出一些常见连通器的实例。 【过程与方法】 1.经历探究液体压强特点的实验过程，感受液体的压强。 2.通过探究液体压强特点的实验过程，熟悉使用转换法、控制变量法研究问题。 【情感、态度和价值观】 1.在观察实验的过程中，培养学生实事求是、尊重自然规律的科学态度。 2.通过学生主动探究，让学生体会到科学探究的乐趣和认识规律的快乐，培养学生的动手能力和创新意识。 3.密切联系实际，提高科学技术应用于日常生活和社会的意识。 重点难点 教学重点 1.用U形管压强计探究液体内部压强规律； 2.连通器原理及运用。 教学难点 1.利用“理想液柱法”推导液体内部压强公式； 2.船闸的工作原理。 教学方法 转换法：利用U形管压强计，让学生知道液体压强的大小可以通过U形管左右两侧液面出现高度差来体现。 控制变量法：在探究液体压强与哪些因素有关时，可以分别控制多个因素，只改变其中一个因素来进行，从而得出结论。 教具、学具 液体压强的演示装置、水槽、U形管压强计、连通器、水等。 授课时数 2课时 第一课时 液体的压强 教学过程 回顾思考 1.压力的作用效果不仅跟压力的__________有关，还跟压力的__________有关；在探究压力的作用效果跟压力大小的关系时，要保持__________不变，只改变__________，观察泡沫塑料形变的大小如何变化；探究压力的作用效果跟受力面积的关系时，要保持_________不变，改变_________，观察泡沫塑料形变的大小如何变化，这种研究问题的方法叫_________。 2.物理学中，把物体所受________与__________的比叫做压强。 3.压强公式及其变形公式：_____，_______，______。 4.压强的国际单位：_______，简称_____，符号：_____；。 5.增大压强的方法是增大________或减小________；反之，可以用减小________或增大________的方法来减小压强。 导入新课 1.多媒体导入 播放潜水录像，引导学生注意，潜水员穿着笨重、奇特的潜水服。 提问：（1）潜水时都要穿这样的衣服吗？ （2）为什么只有潜到深海时才需要穿这种特殊的服装？[] 学生讨论: (1)潜水时不一定都穿潜水服。只有比较深的地方才需要穿，而且到不同深度的海域要穿的潜水服不同。 (2)穿潜水服是为了保护潜水员，海水会对人体施加压力，越深的地方压力（压强）越大。 问题引入：为什么水坝上窄下宽？为什么潜水需要不同的装备？还有海洋馆的潜水员，被压扁的深海带鱼，看起来非常厚重的潜水艇，是不是在水里面存在一双无形的大手对这些东西施加压力作用呢？是不是就可以说明液体内部存在压强呢？ 2.情景导入 体验活动：（1）把一个塑料袋注入水，用手托其底面，你的感觉是什么？用手轻推它的侧面，你感觉到什么？多次改变手推侧面的位置，感觉有什么不同？ 上述体验表明液体由于受重力作用，对容器底部有压强；液体由于具有流动性对阻碍液体流散开的侧壁也有压强。 （2）将矿泉水瓶的底部用剪刀去掉，在瓶口处蒙上橡皮膜并绑扎，将瓶口慢慢插入水中，你看到了什么？ 结合体验活动（1），说明液体内部向各个方向都有压强。 讲授新课 一、液体的压强 1.液体是否能产生压强？ 演示（1）：探究液体对容器底部的压强（如图甲）。 现象：底部的橡皮膜向下凸起。 这一现象说明什么？ 液体对容器侧壁是否有压强？怎样研究液体对容器侧壁的压强？ 演示（2）：探究液体对容器侧壁的压强（如图乙）。 现象：侧壁的橡皮膜凸起。 这一现象说明什么？ 提问：液体为什么会对容器底部和侧壁都有压强？ 液体由于受重力的作用对容器底部有压强；液体没有固定的形状，具有流动性，因此对阻碍它流散开的容器壁也有压强。 2.阅读教材第149页“迷你实验室”，仔细观察加水后的图8－18（b）的橡皮膜变化，可得结论：液体压强与液体深度有关，深度越深，压强越大。 3.专门测量液体内部压强的仪器：U形管压强计。 观察如图所示U形管压强计的原理: 无力作用在橡皮膜上时，U形管两液面高度差为0；对橡皮膜的压强越大，U形管两液面高度差越大。当把压强计探头放入液体中时,U形管左右两侧液面出现高度差,说明液体对浸入其中的物体有压强。 二、实验探究：液体的压强与哪些因素有关 1.活动：认识压强计 （1）教师示范：展示U形管压强计，用手指轻轻按一按橡皮膜(不宜重按，避免U形管中的水冒出管口)，请同学们观察压强计U形管中两管液面出现的高度差，力稍大点，两管液面的高度差也增大，表明：U形管两管液面的高度差越大，橡皮膜表面受到的压强也越大。 （2）学生仔细观察教师的演示，练习使用液体压强计，认识液体内部有压强。 2.猜想与假设 请大家猜想一下，影响液体内部压强大小的因素有哪些？ 学生猜想：深度、密度、方向、容器形状、液体多少等等。 3.设计实验，准备器材 教师提问：这么多因素，在实验中应注意什么？如何设计实验步骤？需要哪些器材？ （准备的两种液体是水和盐水）学生讨论实验方案。 4.进行实验，收集证据 学生完成以下实验，教师对有困难的小组进行指导。 (1) 比较图A、B，底面积不同、深度相同的水的压强。 可得结论： 底面积不同、深度相同的水的压强相同。 (2) 比较图B、G，容器形状不同、深度相同的水的压强。 可得结论： 容器形状不同、深度相同的水的压强相同。 (3) 比较图C、D，密度相同，但深度不同的液体的压强。 可得结论： 密度相同、深度不同的液体的压强不同，深度越深，压强越大。 (4) 比较图E、F，深度相同、密度不同的液体的压强。 可得结论： 深度相同、密度不同的液体的压强不同，密度越大，压强越大。 (5) 比较图G、H、I，同一深度、液体中不同方向的压强。 可得结论：同一深度、液体中不同方向的压强相同。 5.实验结论 学生归纳液体压强特点： ①液体内部向各个方向都有压强，同种液体在同一深度的各处、各个方向的压强大小相等； ②同种液体(密度相同),深度越大，液体的压强越大； ③不同的液体，产生的压强大小与液体的密度有关，在同一深度，密度越大，液体的压强越大。 6.分析与论证（理论推导） （1）师生共同进行如下推导 液柱体积： 液柱质量： 液柱重力： 液柱对它底面的压力： 液柱对它底面的压强： 结论：液体压强的计算公式：。 （2）学生讨论：用液体压强的计算公式解释液体内部压强的特点。 引导学生用公式来解释上面探究实验总结出来的液体内部压强的规律。结合公式说明液体内部压强与所取的底面积大小没有关系。 （3）阅读教材第151页信息窗，播放帕斯卡实验录像，引导学生分析原因。 说明：帕斯卡实验中，只用了很少一部分水，结果桶却裂开，说明桶裂开不是因为水的质量和体积，其裂开的原因是液体高度很高，产生了较大的压强。这一实验表明液体的压强与液体的深度有关（而与液体的多少无关）。 课堂小结 1.液体内部压强的特点 液体对容器底和侧壁都有压强，液体内部向各个方向都有压强。 2.液体内部压强的规律： 液体的压强随深度的增加而增大，在同一深度，液体向各个方向的压强相等；不同液体的压强还跟它的密度有关系。 3.实验方法：转换法和控制变量法。 4.液体压强的计算公式：。 当堂达标 1.如图所示，一个空的塑料药瓶，瓶口扎上橡皮膜，竖直浸入水中，第一次瓶口朝上，第二次瓶口朝下，两次药瓶在水里的位置相同，哪一次橡皮膜向瓶内凹陷得更多( ) A.第一次 B.第二次 C.两次凹陷得一样 D.橡皮膜不会向瓶内凹陷 答案：B 2.如图所示，容器中装了一些水，A、B、C三点的压强关系为（ ） A. B. C. D. 答案：B 3.如图所示，在水平面上放置一盛水的容器，容器内水面到容器底部的距离为0.15 m，A、B、C为容器中的三点，已知A、B两点位于同一水平高度，A点距容器底部的竖直距离为0.1 m，则A点受到水的压强为__________Pa，B点受到水的压强________（选填“大于”“等于”或“小于”）C点受到水的压强。将容器移到斜面上后，A、B、C三点受到水的压强最小的是_______点（假设A、B、C仍处于水面下）。 答案：490 小于 A 4.小明用如图甲所示的装置，探究影响液体内部压强的因素。 (1)在图乙中，将橡皮膜先后放在a、b位置处可知，同种液体______，越大，压强越大，支持该结论的实验现象是：______________。 (2)为了探究密度对液体内部压强的影响，还需将橡皮膜放在图丙中的_________(选填“c”或“d”)位置处。 答案：(1)深度 橡皮膜所处深度越深，U形管两侧液面高度差越大 (2)c 板书设计 一、探究液体内部的压强 1.液体内部向各个方向都有压强，同种液体在同一深度的各处、各个方向的压强大小相等，随液体深度的增加，压强随之增大； 2.不同的液体，产生的压强大小与液体的密度有关，在同一深度，密度越大，液体的压强越大。 二、影响液体压强大小的因素有液体的深度和液体的密度。 三、液体压强的计算公式：。 推导过程：。 第二课时 连通器及应用 教学过程 回顾思考 1.U形管压强计 （1）构造：U形管压强计是由探头（空金属盒蒙上橡皮膜构成）、U形玻璃管（内装有液体）组成，如图所示。 （2）作用：测量液体内部压强的仪器。 （3）工作原理：当橡皮膜不受压强时，U形管中两边的液面保持_______，当橡皮膜受到液体的压强时，U形管中两边的液面会出现高度差，高度差越大，说明橡皮膜受到的液体压强越_______。 2.液体内部压强的特点 (1)液体对容器底部有压强，原因是液体受到________的作用；液体对容器侧壁有压强，原因是液体具有__________。 (2)液体内部向__________都有压强，在同一深度的各处、向各个方向的压强都________。 (3)液体压强随________的增加而________。 (4)液体压强还与液体________有关，液体的密度越大，压强________。 3.液体压强计算公式：＝________，是指从液面到液体内部所研究点的垂直距离。 导入新课 情景导入：三峡大坝。 引出问题：长江三峡大坝是举世瞩目的工程，修建后上游水位和下游水位的落差达100多米，三峡大坝拦腰截断了长江，为什么下游的船只还能驶到上游？它们是怎样“翻越”大坝的？ 教师引导设问： （1）水位高度可以调节吗？ （2）水库大坝采用什么方法调节水位？ （3）有没有同学知道其中采用了什么原理？ （大坝旁都要修建船闸，利用连通器原理，船闸可以调节上下游的水位落差，实现通航。） 讲授新课 一、连通器及特点 1.什么是“连通器”？ 观察：课件展示下面三幅图片。 茶壶 过路涵洞 锅炉水位计 讨论：这些容器在结构上有哪些共同点？ 学生小组交流，举手回答。 教师要引导学生观察，分析，最后得出结论：连通器——上端开口，底部互相连通的容器。 2.探究连通器的特点。 把两支玻璃管用软胶管相连，一支玻璃管固定在铁架台上，调节玻璃管等高，向管中注入红墨水。让学生观察并描述两管内水面的关系。 问：如果举高或降低一边玻璃管，水面会变化吗？怎样变？为什么？ 缓慢调节一边玻璃管，使两边玻璃管明显不等高。要求学生观察、描述现象，进行总结。 针对学生的描述，教师做出相应解释和总结：如果连通器中只装一种液体，则液体静止时连通器的各容器中液面总相平。 3. 三峡大坝拦腰截断了长江，为什么下游的船只还能驶到上游？它们是怎样“翻越”大坝的？ （1）首先讲述船闸是一个巨大的连通器，根据连通器的特点，船只在修筑了大坝的江河中航行，必须修建船闸。 （2）讲述船闸的简单结构和船通过船闸的过程。 （3）找一名学生（叙述，教师）操作课件，展示船从上游到下游的过程。 参照下图：船从上游驶来，关闭下游闸门和闸门下的阀门B，打开上游闸门下的阀门A，使上游和闸室形成一个连通器。当水停止流动时，上游和闸室中的水面相平。打开上游闸门，船从上游驶入闸室。然后关闭上游闸门和闸门下的阀门A，打开下游闸门下的阀门B，使闸室和下游形成一个连通器。当水停止流动时，闸室和下游的水面相平。打开下游闸门，船从闸室驶向下游。 4.讨论：生活中还有哪些地方用到连通器原理？ 学生讨论举例。 课件展示连通器在实际生活中的应用： 茶壶、洒水壶； 过路涵洞； 锅炉水位计； 水平仪； （5）船闸。 二、液压技术 1.帕斯卡定律 开启和关闭船闸的阀门需要特殊的装置，以实现“四两拨千斤”的效果。生活中能见到很多“四两拨千斤”装置。比如修车时用的千斤顶等。这类装置背后有什么物理规律吗？ 展示图片，让学生观察。 提出问题：这个装置是连通器吗？为什么不是？ 讲解：密闭的液体，其传递压强有一个重要的特点，即加在密闭液体上的压强，能够大小不变地被液体向各个方向传递。1653年，帕斯卡发现了上述规律，这个规律被称为帕斯卡定律。 分析液压机的工作原理： 连通器的两边活塞的底面积不同，一个大活塞的面积为，另一个小活塞的面积为。 →→。 在小活塞上加一个较小的力，就能在小活塞上产生一个较大的压强。根据帕斯卡定律可知：液体能够把压强大小不变地向各个方向传递，所以大活塞上也得到了这个大小相同的压强。由于大活塞的面积很大，所以在大活塞上能产生一个很大的力，这就是液压机的工作原理。 2.液压技术的应用 师生共同举出一些利用液压技术的机械。比如千斤顶，推土机、挖掘机中用到的操作杆，汽车的液压刹车系统，机械中用的液压密封等等。 要求积极思考，举出生活中可能用到液压技术的装置。 以教材图8-29、图 8-30汽车液压千斤顶为例，简单分析进一步理解液压技术。 课堂小结 一、连通器 1. 定义：上端开口，底部互相连通的容器叫做连通器。 2. 特点：连通器中只装一种液体，则液体静止时连通器的各容器中液面总相平。 3.应用：（1）茶壶、洒水壶；（2）过路涵洞；（3）锅炉水位计；（4）水平仪；（5）船闸。 二、液压技术 1.帕斯卡定律：密闭的液体，其传递压强有一个重要的特点，即加在密闭液体上的压强，能够大小不变地被液体向各个方向传递。 2.液压技术的应用：千斤顶，推土机、挖掘机中用到的操作杆，汽车的液压刹车系统，机械中用的液压密封等。 当堂达标 1.向如图所示的容器内加水，则水位最后能达到的最高位置是（ ） A.A容器的顶端 B.B容器的顶端 C.C容器的顶端 D.无法确定 答案：B 2.（多选）在下列实例中，其工作原理与连通器无关的是（ ） A.茶壶 B.人耳中的半规管 C.船闸 D.高压喷水枪 答案：BD 3.如图甲所示为我国的三峡拦河大坝，请回答以下几个问题：
甲 乙
（1）库区蓄水深度达到时，水对库底的压强是__________。
（2）拦河大坝筑成“上窄下宽”的形状是为了____________。 （3）为保证船只正常通航，需修建大型船闸，其结构如图乙所示。船闸是利用________原理工作的。 答案： 使水坝能承受更大的水压 连通器 4.如图所示是液压千斤顶的示意图，它主要利用了密闭液体能大小不变地把压强向各个方向传递的特点，这个规律被称为_______定律。如果不计活塞重力，且右边大活塞横截面积是左边小活塞横截面积的4倍，当对小活塞施加竖直向下的压力时，大活塞能托住的物体的重力为________。 答案：帕斯卡 400 板书设计 连通器 1.定义：上端开口，底部互相连通的容器。 2.应用：（1）茶壶、洒水壶；（2）过路涵洞；（3）锅炉水位计；（4）水平仪；（5）船闸。 二、帕斯卡定律：密闭的液体，其传递压强有一个重要的特点，即加在密闭液体上的压强，能够大小不变地被液体向各个方向传递。 教学反思