第八章 压强
第二节 探究:液体压强与哪些因素有关
第1课时 液体的压强
(一)教学设计
课题 8.2.1 液体的压强 课时 1课时
设计者 课型 新授课 设计时间
学习分析 1.课程要求 1.知道液体对器壁以及液体内部向各个方向都有压强。 2.通过实验探究活动,知道液体内部压强规律。 3.在实验探究活动中学会使用微小压强计。
2.教材解读 本节课介绍了液体压强的规律及其运用,属于流体动力学的知识,该知识在日常生活和生产中有较广泛的应用。教材先通过生活中的实例引出液体存在压强,然后又通过迷你实验,引导学生猜想液体压强到底与什么因素有关,接着利用U形管液体压强计探究得出液体压强的规律,并从固体压强出发,推导出液体压强的公式。教材的设计由易到难;由实验探究,到得出结论。液体的压强这一知识点的内容较为抽象,我们一般不易看见,所以对于初中生学习起来就更为困难。在本节课的教学过程中需要学生仔细观察实验现象,并理解其中的规律,这样更有助于学生对这一知识的理解。
3.学情分析 学生生活中对液体压强有体验,但体验相对较少更没有上升到理论层次,对这个抽象的概念很陌生。特别是八年的学生逻辑思维能力较弱,善于接受感性的知识,对理性的知识认知较慢。他们渴望探究但又缺乏思考,掌握了一定的方法但又不熟练。在学了压力的作用效果这一节后,学生通过小组讨论和思考能进一步找到液体压强产生的原因。所以本节课在前面学习的基础上和学生自学中遇到的问题为出发点逐步深化和升华,达到学生认知的提升。让学生在不断地思考中学习和成长。实验探究能满足了学生的探究欲望,激发了学生学习物理的兴趣。
学习目标 能完成“探究液体压强与哪些因素有关”的实验,能运用控制变量法设计实验,获取实验信息,推出结论,能完成含自己所做的实验设计的实验报告
达成评价 1.能在课上独立思考并回答老师的问题 2.能独立完成课后习题
教学重难点 重点: 通过探究实验掌握液体压强的特点,并能用液体压强的特点解决简单的问题。 难点: 公式p=ρgh的理论推导的理解;用液体压强知识解释实际的现象。
教学准备 教师:多媒体课件、液体压强与深度关系演示器、U形管压强计、烧杯(1 000 mL)、水、盐水、U形管 学生:预习学案、每两人一组,每组:大、小烧杯各一个,U形管压强计、水、盐水、刻度尺,小桶(口大底小)一只。
(二)教学过程
教学环节 时间安排 师生活动 设计意图
创设情景 引入新课 活动一:设疑引入 【教师活动】展示图片:人站在齐胸口深的水中,会感觉到呼吸困难;潜水员在不同深度的水中工作时需要穿抗压能力不同的潜水服;水坝要建造成上窄下宽。 【教师提问】上述图片中的实例都发生在我们的日常生活中,但为什么会出现这样的现象? 【教师引导】以上三个实例都和液体的压强有关。引入液体压强的概念。 通过画面创设情境激发兴趣并设疑引入调动学生的好奇心和求知欲。
新课教学 构建新知 进行新课 活动二:科学探究:液体的压强 【教师提问】那么液体压强与那些因素有关呢?我们来做一个演示实验。 【演示实验】有一玻璃器皿,在其侧面的高、中、低部有三个完全相同的孔,用三张相同的橡皮膜以同样的方法分别将三个孔封住,如图所示。然后往器皿中加水,使水面高过最上面的孔,请观察三张橡皮膜的变化。如所示。由此,你能得出什么结论呢? 甲 乙 【教师提问】请学生表述自己的观点。 【教师引导学生思考】从以上的迷你实验可以看出,封住小孔的三个橡皮膜都凸出来了,表明水对容器侧壁有压力,存在压强;而且不同孔处的橡皮膜凸出程度不一样,表明水在这几个孔处的压强不一样。那么液体的压强到底与什么有关呢?接下来我们通过实验探究影响液体压强大小的因素。 【教师活动】课件展示:先为学生介绍U形管液体压强计的结构及原理。 【教师讲解】原理:U形管压强计上部和空气接触,同一大气压下,液面相平,把金属盒放到水中,一边的压强就大了,所以出现液面差。液面差反应了液体压强的大小。 活动三:实验探究:液体的压强与哪些因素有关 【演示实验】下面将进行五组实验,进一步探究影响液体压强大小的因素。【学生活动】请同学们注意观察金属盒所在位置,及液体压强计的变化,并从中总结出其中的规律。 1.比较底面积不同,但深度相同的水的压强。 【教师提问】通过以上实验,同学们观察到了什么现象,并得出什么样的结论? 【师生总结】当深度相同时,同种液体的压强相同,与容器底面积无关。 2.比较容器形状不同,但深度相同的液体的压强。 【教师提问】通过以上实验,同学们观察到了什么现象,并得出什么样的结论? 【师生总结】当深度相同时,同种液体的液体压强相同,与容器形状无关。 3.比较密度相同,但深度不同的液体的压强。 【教师提问】通过以上实验,同学们观察到了什么现象,并得出什么样的结论? 【师生总结】同种液体,深度越深压强越大。 4.比较深度相同,但密度不同的液体的压强。 【教师提问】通过以上实验,同学们观察到了什么现象,并得出什么样的结论? 【师生总结】当深度相同时,密度大的液体压强大。 5.比较同一深度,水中不同方向的压强。 【教师提问】通过以上实验,同学们观察到了什么现象,并得出什么样的结论? 【师生总结】同种液体,深度相同时液体各个方向的压强相同。 【教师活动】通过以上的五组实验,请同学们以小组的形式交流讨论得出其中的规律。并以小组的为单位进行汇报。 【师生总结】 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,随深度的增加,压强随之变大。 不同的液体,产生的压强的大小与液体的密度有关,在同一深度,密度越大,液体的压强就越大。 【教师讲解】通过刚才的实验我们得出了,液体压的规律,找出了影响液体压强大小的因素。一个是液体的密度,另一个是液体的深度。 科学探究的方法是多种多样的,我们可以通过分析实验数据去验证假设,也可以通过理论探索得出结论。在探究液体压强的规律时,我们既可以通过U形管液体压强计探究液体压强与那些因素有关,也可以通过前面的压强公式进行推论。 培养学生观察实验现象,总结和表达能力。 实验探究需要一定的仪器,让学生知道探究前需了解实验仪器的原理及使用规则 培养学生观察实验现象,分析总结和表达能力。 让学生熟练掌握“控制变量法”。 培养学生的生交流合作,团队合作的能力。
知识应用 巩固提升 活动四:计算液体内部的压强 【教师提问】“蛟龙号”是目前世界上潜水最深的载人潜水器,已成功突破7 000米的深度.在深水中必须要采取特殊的防护设备,以防身体被海水压坏.液体在某一深度处的压强有多大呢? 【教师讲解】设想在液面下有一深度为h、截面积为S的液柱。 计算这段液柱产生的压强,就能得到液体内部深度为h处的压强公式。 (1)方法:理想模型法 公式推导: 这个液柱的体积:V=Sh 这个液柱的质量:m=ρV=ρSh 液柱对其底面积的压力:F=G=mg=ρgSh 液柱底面受到的压强:p==ρgh (2)液体压强的计算公式:p=ρ液gh ①密度ρ的单位为kg/m3,深度h的单位为m,压强p的单位为Pa。 ②液体的压强只与液体的密度和深度有关,与液体的重力和容器的形状无关。 ③特别注意:深度h是指液面到某点的垂直距离,而不是高度。 【教师活动】现在你们可以解释引入课题的三个问题。 【学生回答】问题一:由p=ρ液g h可知水的压强是随深度增加而增大的,所以站在齐胸深的水中压强较大,我们觉得呼吸略微有些困难。 问题二:修建水坝时水坝做成上窄下宽,水坝的下部总要比上部宽些,以便承受更大的水压。 问题三:水中不同深度的地方,水的压强不一样,所以潜水员穿的抗压服不同,以保护潜水员的安全。 【信息窗】1648年,帕斯卡曾经做了一个著名的实验。在一个密闭的装满水的木桶的桶盖上,插入一根细长的管,并从楼房的阳台上向细管子里灌水,结果只用了几杯水,竟把木桶压裂了;桶里的水从裂缝中流了出来。 掌握液体压强的公式并会用液体压强的公式进行计算
小结 收获感悟 1.今天我学到了什么知识? 2.我掌握了哪些科学探究实验的方法? 3.我还存在的疑惑是什么? 通过这些问题让学生回顾本节课内容,对有疑惑的地方及时反馈。
课后作业 书面作业:完成教材课后习题 及时巩固所学知识 对科学探究实验有更深刻的认识
板书设计
教学反思 首先通过图片展示水坝上窄下宽,潜入海中不同深度时需要穿不同的潜水服,引出液体压强的概念,并使学生从感性上认识到液体深度不同时压强可能不同,有助于学生体会学习液体压强的实际意义,调动学习的积极性。 通过迷你实验室小实验,让学生明确感受到容器侧壁也受到压强作用,并分析装有液体的容器底部,同样受到水的压力作用,因此水对容器底部也有压强。 在探究液体压强的过程中,先进行理论推导,再实验验证的思路和方法,突出了科学探究中的分析论证对培养学生综合运用知识和分析解决问题的能力。
第2课时 液体压强的计算及应用
(一)教学设计
课题 8.2.2 液体压强的计算及应用 课时 1课时
设计者 课型 新授课 设计时间
学习分析 1.课程要求 1.知道连通器和它的原理;了解一些连通器的应用实例。 2.知道帕斯卡原理及其应用。
2.教材解读 本节课对于液体压强的应用及传递,结合现实生活中的实例总结出连通器的特点,以及帕斯卡原理的应用。本节课虽然知识点不多,但需要理解应用的多,且原理复杂,对于简单的应用学生基本能理解,但对于较复杂的设备,比如课本上的液压千斤顶图,理解起来有些困难。鼓励学生联系生活实际多举例,或老师提供给学生更多的素材。
3.学情分析 八年级学生思维活跃,好奇心强,对于新知识的学习过程很快,已经能从直观简单的现象出发思考问题,在老师的引导下逐步归纳简单规律。但是要求学生自主完成探究过程难度很大,主要表现在整体思路把握和问题的分析能力方面有所欠缺,所以教师应在教学过程中教会学生如何分析问题,学会思考,把握科学探究的七大要素。 学生在此之前,已经学习过了压强的相关知识,知道运用的控制变量法研究问题的简单步骤。学生有了这些知识基础,这为本节课的学习奠定了基础,学习本节内容就不是很陌生了。
学习目标 能运用液体压强知识解释生产生活中的相关现象
达成评价 1.能在课上独立思考并回答老师的问题 2.能独立完成课后习题
教学重难点 重点: 连通器的特点和应用。 难点: 帕斯卡原理的理解与应用。
教学准备 教师:连通器装置、用橡皮管连接的U形管、漏斗、茶壶、多媒体课件等 学生:预习学案
(二)教学过程
教学环节 时间安排 师生活动 设计意图
创设情景 引入新课 活动一:引入新课 【教师活动】展示图片:三峡大坝横断江底,高185米,长2309.5米。巨大的落差使大坝成为世界上最大的水力发电站,但也带来了航运方面的问题…… 激发学生的求知欲和好奇心。
新课教学 构建新知 进行新课 活动二:连通器 【教师活动】展示连通器图片 连通器 U 形管连通器 【教师讲解】(1)定义:上端开口、下端连通的容器叫做连通器。 (2)连通器的特点:静止在连通器内的同一种液体,各部分直接与大气接触的液面总是保持在同一水平面上。 【教师提问】这是为什么呢? 【教师讲解】当液体不流动时,设想在U形管下部正中有一液片A,由于液片静止不动,处于平衡状态。所以液片两面的受力是相等的,受到的压强也相等。根据液体压强公式,p=ρ液gh可知在左右两管中液体的深度应该相同。 【教师活动】展示连通器的应用图片 (1)水壶利用了连通器原理 常用的茶壶利用了连通器原理,使我们能倒水饮茶。 (2)水塔利用了连通器原理 水塔的供水系统利用连通器原理向各家供水。 活动三:船闸 【教师活动】展示图片:人们就利用连通器的原理,在大坝的旁边修建了船闸。我国的三峡工程世界瞩目,无论是规模还是建造难度在世界上都是首屈一指的,长江三峡船闸几乎是目前世界上最大的连通器,共有五个闸室。 【教师讲解】下图是船闸的工作原理图。图中A、B表示阀门,C、D表示闸门。 1.如图(a),阀门A打开时,水从上游流进闸室。 2.如图(b),闸室中水面与上游相平时,闸门C打开。船驶入闸室。 图(a) 图(b) 3.图(c)关闭阀门A和闸门C.打开阀门B.水从闸室流向下游。 4.图(d)闸室中水面与下游相平时,闸门D打开,船驶入下游。 图(c) 图(d) 让学生知道物理规律在生活中的运用,体现课标中教学设计理念:从物理走向生活
知识应用 巩固提升 活动三:帕斯卡定律 【师生活动】把两个注射器的活塞装上去,但活塞和液面间不能有空气,同学观察,在左边活塞上施向下的推力时,右边的活塞运动情况如何。 【学生回答】观察发现:右边的活塞被推动。 【师生总结】密闭液体能传递压强。 【教师讲解】法国物理学家帕斯卡研究得出了液体压强的传递规律,帕斯卡原理: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。 【教师提问】帕斯卡原理的应用有哪些? 【教师引导学生回答】千斤顶、液压机、汽车的油压制动等。 【教师提问】液压千斤顶的小活塞与杠杆相连,因此,只要对杠杆施加较小的作用力,就可以顶起一辆小汽车。为什么能这样? 【教师引导学生总结】液压机的原理:液压机的结构如图所示。 两个截面大小不同的容器,底部互相连通,内装液体,各配有密封性很好的活塞。 工作原理:当对小活塞施一个向下的压力F小时,就对液体产生了压强p小,由于液体能大小不变地向各个方向传递压强,大活塞就受到等大的压强p大,即p大=p小,根据p=得:p小=;p大=。那么=,F大=F小,即大活塞面积是小活塞面积的几倍,大活塞受到的力就是小活塞所受力的几倍,从而达到用很小的力产生很大的力的目的。 让学生知道物理规律在生活中的运用,体现课标中教学设计理念:从物理走向生活。
小结 收获感悟 1.今天我学到了什么知识? 2.我掌握了哪些研究方法? 3.我还存在的疑惑是什么? 通过这些问题让学生回顾本节课内容,对有疑惑的地方及时反馈。
课后作业 书面作业:完成教材课后习题 及时巩固所学知识
板书设计
教学反思 连通器的教学是从实例抽象出物理模型,再应用于实例的过程。本节课的重点是让学生通过实验,发现连通器的特点以及帕斯卡原理。认真实验,认真观察,对提高实验能力,培养学生学习物理的兴趣大有好处。