8.2液体内部的压强-教学设计 2023-2024学年北师大版八年级下册物理

8.2液体内部的压强 教学设计
一、教材分析
本节内容为北京师范大学出版社义务教育教科书物理八年级下册第八章《压强与浮力》第二节《液体内部的压强》。课程标准对“液体内部的压强”内容要求和学业要求如下表：
内容要求 探究并了解液体压强与哪些因素有关。
学业要求 物理观念 认识液体内部存在压强；了解液体压强的产生原因及方向等特点；了解液体内部压强规律与计算方法。
科学思维 能根据实验现象归纳液体压强方向、推理液体压强产生原因；能够从实验数据和现象中抽象出液体压强的本质特征，概括出液体压强的变化规律；能通过液柱模型推导出液体压强定量计算式；能在解释自然现象和解决实际问题时引用证据，具有使用科学证据的意识。
科学探究 能基于观察和实验，提出影响液体内部压强大小的猜想与假设，并能依此制定初步的实验方案；能按照实验步骤使用微小压强计进行液体内部压强的实验测量，并详实记录实验数据；能根据实验结果得出结论，知道实验的局限性和误差来源。
科学态度责任 知道物理学是对相关自然现象的描述与解释，物理学研究需要观察和实验；具有对相关知识的学习兴趣和严谨认真、实事求是的科学态度。
本节教材位于学生初步理解压力、压强概念之后，浮力之前，起到了承上启下的作用。本节学习内容分为“液体的压强”、“液体压强的计算”两部分，附有“阅读材料”拓展版块。
“液体的压强”部分，学生通过魔术展示与动手体验认识液体压强，在感性体验的基础上经历实验探究与归纳，得出液体内部压强规律；本节课是本章第一个探究类学生必做实验，教师注重启发学生经历相对完整的科学探究过程，初步掌握科学探究的基本要素。“液体压强的计算”中教师应引导学生在定性研究液体压强特点的基础，建模分析，推导出液体压强与液体深度、液体密度的定量关系，从定性到定量的认识过程，有助于深化学生对液体压强特点的理解。通过“阅读板块”拓展，学生认识海洋探索的意义与艰难，从奋斗者号成功探索马里亚纳海沟的实例，培养学生的民族自信心与自豪感。
本节课内容是在学习过压强的基础上，探究影响液体压强大小的因素，学生已经掌握压强的概念、压力作用效果影响因素的知识，在实验方面也有一定的基础，具有强烈的好奇心和动手探究能力，通过本节成果导向的实验探究，使学生掌握“液体的压强”的相关知识，为后续学习浮力打下坚实基础。
二、学情分析
学生已经初步掌握掌握压强的概念、压力作用效果影响因素等知识，对物理现象具有强烈的好奇心，具备一定的抽象推理思维能力；经历过多次完整的科学探究过程，初步具备了探究问题的意识和能力。
三、教学重点和难点
教学重点：1.利用实验定性探究液体内部压强与液体密度、液体深度和方向的关系；
2.运用液体压强的相关知识解释或分析自然现象或生活应用。
教学难点：1.运用转换法、控制变量法的物理思想解决探究实验中遇到的困难；
2.利用物理模型从压强的定义公式推导液体压强的计算式。
四、教学目标
1.通过观察与体验，了解液体压强存在，知道其产生原因；
2.通过现象发现液体内部压强大小不同，提出有价值的问题并能依据现象进行合理猜想；通过实验设计和探究的过程，知道利用“转换法”来比较液体内部压强大小、利用“控制变量法”研究不同变量对实验结果的影响；能根据实验方案小组合作完成实验操作，观察实验现象，记录并分析实验数据，总结液体内部压强规律，养成实事求是的科学态度；
3.通过建立液柱模型，推导液体内部压强公式；
4.能够运用液体压强的相关知识分析与解释车辆落水推不开车门的原因，辨别短视频说法的真伪，知道液体压强在生活与工程实践中的应用。
五、任务分解
任务1：感受液体压强。
任务2：实验探究液体内部压强规律。
任务3：建模推导液体压强公式。
任务4：认识日常生活与工程实践中的液体压强。
六、评价任务设计
1.通过观察与体验，知道液体内部有压强，能归纳液体压强方向，推理液体压强产生原因，回答任务1的问题。（对应目标1）
2.能够根据现象提出问题、作出猜想，设计实验并合理改进，小组合作完成实验探究操作，小组讨论分析数据得出实验结论，回答任务2的问题。（对应目标2）
3.可以运用液柱模型建模推导液体压强公式，回答任务3的问题。（对应目标3）
4.经历运用液体压强知识解释实际现象、生活问题的过程，回答任务4的问题。（对应目标4）
七、教学活动
任务1：认识液体压强。
创设问题情境：教师通过落水汽车“车门”推不开的演示（图1），引导学生使用覆有橡皮膜的塑料瓶和手套等工具（图2），认识液体压强。
图1 图2
表1
问题设计 学习过程 达成素养目标
当车辆落水，你猜测是什么阻碍了人推开车门呢？ 饮料对水平桌面有压强吗？这一压强来自于？ 其中的饮料对瓶子有压强吗？如果有，会对瓶子产生怎样的作用效果？ 你看见了吗？如何改造器材让液体压强被我们看见呢？ 用橡皮膜替代塑料瓶的底部与侧壁。取水缓慢灌入瓶内，观察盛水前后橡皮膜的变化，你有什么发现？ 液体内部有压强吗？戴上手套，将手慢慢伸进水中，观察手套的变化，并说说你的感受。 液体压强的产生原因会是什么呢？ 学生体验，感受加水后打开车门变难甚至打不开，认识液体对车门有压力和压强。 学生复习回顾压强定义与产生原因，为之后的知识迁移做准备。 引导学生发现与改造实验器材，让液体压强的作用效果容易被我们看见。 学生思考使用“容易形变”的物体让液体压强被看见。 学生实验并观察现象，发现水对容器底和容器均有压强。 学生体验液体内部压强，观察塑料手套发生向内收紧贴在手上。 学生思考并猜想是因为液体受到竖直向下的重力且具有流动性。 认识液体内部存在压强；了解液体压强的产生原因及方向等特点。（物理观念） 能根据实验现象归纳液体压强方向、推理液体压强产生原因。（科学思维）
（1）教学建议
①鼓励学生设计实验验证液体内部存在压强；
②演示时，教师利用教具在学生实验的基础上归纳终结，为接下来的猜测做铺垫。
（2）课堂评价建议
①学生能否积极动手完成分组实验，感受液体压强；
②学生能否通过观察表述出液体压强特点；
③学生能否能将压强知识迁移，分析液体压强产生原因。
任务2：探究液体内部压强规律。
创设问题情境：教师总结液体压强作用效果（图1），引导学生对液体压强有大小之分有所认识，进而产生对液体压强大小影响因素的疑问；在问题驱动下寻找解决问题的工具（图2），学会使用，并能分组探究得到液体内部压强规律。
图1 图2
表2
问题设计 学习过程 达成素养目标
观察实验现象，你还有什么其他发现？ 液体压强的大小受到什么因素的影响呢？ 如何准确反映比较液体内部的压强大小呢？用指腹轻压微小压强计，你看到了什么？增大按压的压强，你又看到了什么？ 这里运用到了什么研究方法？ 请分小组讨论，选择其中一个猜想来设计实验。你要验证的猜想是什么？按照你的设计，实验中你将控制哪些物理量不变？改变哪些物理量？观察和记录哪些物理量？ 完成测量，分析数据你能得出什么规律？ 比较本组数据与同学的数据，你们得到了相同规律吗？数据出现误差或错误的同学，原因可能出现在哪？ 1.学生观察实验发现液体压强有大小。 学生根据演示实验现象及生活经验发现液体压强大小的影响因素。 学生认识新器材，并通过按压橡皮膜观察U形管内液面高度差发现反映液体内部压强大小的方法。 学生认识到运用到了转换法的思想，将难以直接测量的液体压强大小反映为U形管内液面高度差。 学生通过小组讨论，明确三个主要探究方向和需要测量的物理量，并在这一过程中真实使用控制变量法的思想。 学生总结液体压强与方向无关，随着液体深度增加、液体密度增大，液体压强增大。 学生探讨实验过程中可能存在的误差及能及时发现的注意事项。 了解液体内部压强规律。（物理观念） 能够从实验数据和现象中抽象出液体压强的本质特征，概括出液体压强的变化规律。（科学思维） 能够解决实验设计中出现的的疑问，思考调整和改善实验方法或步骤。（科学思维） 分组完成探究影响液体压强大小因素实验。（科学探究） 实事求是分析实验数据，知道实验的局限性和误差来源体会实验探究的喜悦。（科学态度与责任）
（1）教学建议
①以问题的形式引导学生突破实验设计中存在的难点。
②让学生认真阅读课本中的实验步骤，弄清楚实验怎么操作后再动手实践，要让学生自己去完成这个实验。
③教会学生科学记录实验数据。
④实验结束后，老师要放手让学生自己分析实验数据来得出结论。
（2）课堂评价建议
①学生能否明白教材中呈现的相关实验步骤；
②学生能否观察并记录相关的实验数据；
③学生是否可以从实验数据中找出液体内部压强规律。
任务3：建模推导液体压强公式
创设问题情境：利用探头（图1）引导学生发现可以选择柱形液体进行分析与计算压强大小，建立液柱模型，计算密度为ρ的液体，自由液面向下h深度处某点A所受到的液体压强大小（图2），推导得到液体压强公式；通过对落入水中车门（图3）所受水的压强、压力等计算，认识水压的巨大，从而证实视频号的说法有一定道理，在此基础上，思考车辆落水逃生的其他解决方案。
图1 图2 图3
表3
问题设计 学习过程 达成素养目标
1.如何计算密度为ρ的液体中，从自由液面向下深h处某点A受到的压强大小？ 2.类比固体压强，若将一大小相当的圆柱体放置在水平面上，如何计算固体压强？ 这一关系是否给你计算当前液柱的压强有所启发呢？你能否用已知量表示液体压强大小？ 你能正确区分液体深度与高度吗？ 不慎驶入水中的汽车，当车门上A处被水淹过30cm时，A处受到水的压强是多大？ 追问1：若车内还未进水，车门在水中部分的面积为0.8m2，受到水的平均压强为5×103Pa,则此时车门所受水的压力为多大？ 追问2：此时推开车门需要的力大小相当于举起多少个中学生用的力？你能举的起来吗？ 短视频中提到的逃生方法是真的吗？试着说说它的原理。 利用所学知识，你还能提出一条逃生建议吗？ 1.学生在教师的引导下，建立液柱模型，为推导做准备。 学生依据所学知识分析：水平面上的固体压强p = = 学生结合重力公式G=mg、质量公式：m=ρV、体积公式：V=sh推导液体压强计算公式，并认识公式中的四个物理量及其单位。 学生通过生活经验与建模推导，明确液体压强与深度有关，而与高度无关。 学生现学现用，利用液体压强计算式解决水压计算问题，并在该计算中发现易错点：深度的单位换算。 学生利用压强定义式的变形式F=pS计算，了解液体压力的计算方法。 学生估算中学生重力，比较发现这一压力大小相当于8个中学生的重力。根据生活经验，普通人根本聚不起来8个中学生，故能认识到车辆落水推不开车门，是由于巨大水压在作怪。 学生分析等待水压平衡后开门逃生的原因是，车内外液体深度相同，故液体压强大小相同。 学生依据本节知识与以往物理学习经验，提出落水后及时打开车门、利用尖锐物品砸车窗、等建议。 了解液体内部压强计算方法。（物理观念） 能通过液柱模型推导出液体压强定量计算式。（科学思维） 运用液体压强规律解释自然现象和解决实际问题。（科学思维）
（1）教学建议
对学生而言建模推导比较抽象，建议教师一步步引导，突破难点。
（2）课堂评价建议
①学生是否能推导液体压强计算式；
②学生是否利用液体压强计算式与压强定义式解释落水车辆打不开车门的原因；
③学生能否根据所学物理知识提出落水车辆逃生建议。
任务4：认识日常生活与工程实践中的液体压强。
创设问题情境：教师提出儋州松涛水库大坝的形状由来（图1），学生利用所学知识解释其中蕴含的压强知识；引导学生认识人类潜水发展历程（图2）与中国载人潜水（图3）实现最深距离过程中对抗巨大水压所做出的突破；最后教师将引导学生回归生活，本节课的压强知识能为我们的日常生活提供便利，例如：水压密封、废品回收等（图4）。教师提供视频二维码，供学生回家继续学习压强知识，将知识的探索延续到课后。
图1 图2 图3 图4
表4
问题设计 学习过程 达成素养目标
1.儋州松涛水库大坝蓄水抗洪，面对巨大的水压，修筑人员们需要将水坝建成怎样的形状？ 2.人类无装备潜水的最高记录记录是112米，挑战更大水深，需要什么保护？ 3.为了预防巨大水压可能带来的危害，人们做了这么多努力，那么液体压强能否为我们所用呢？ 1.学生根据压强大小选择上窄下宽的坝体形状，并分析理由。 学生应用液体压强大小随水深增加而增大这一知识与科普积累，推断需要更坚硬的设备。 3.学生举例，认识水压密封与废品回收等实例。 运用液体压强规律解释自然现象和解决实际问题。（科学思维）
（1）教学建议
①实例及相关现象解释尽可能让学生表述，老师辅助补充。引导学生思考自己真实生活中的情境，学生现阶段生活中不常见或者已经不再出现的实例应该减少或用图片展示帮助理解。
③液压应用的引导要让学生认识到液压给人们带来困扰时，也给生活带来便利。使学生意识到科学技术给人类社会发展带来好处，同时也可能产生了负面影响，因此要合理利用科学技术。
（2）课堂评价建议
①能否表述出液体压强相关的应用实例；
②能否运用液体压强知识解释一些生活现象。
教学反思