大气的压强 教案(浙江省嘉兴市)

第三节 大气的压强（第二课时）
[教材分析]
本节教学内容取材于八年级上册教材第二章第三节——大气的压强（第二课时），在第一课时中学生已经通过实验和生活实例感受到了大气压的存在，学生能够利用空盒气压计和水银气压计测定大气压数值。第二课时要求学生通过探究实验感知气体、液体流速与压强的定性关系；让学生通过活动自己动手探究，尝试解释生活中的相关现象，从而得出流体的压强与流速的关系（伯努利方程）。进一步培养学生的科技创新意识。
[学情分析]
对于气体、液体压强与流速的定性关系，做好探究实验引导学生体会是关键。学好本节知识，有利于加深对已学的固体、液体压强知识的理解，还能提高学生运用所学知识解决实际问题的能力。学生容易将浮力与升力混淆，浮力从本质上来说是静止液体对物体向上与向下的压力差，而升力是流体由于流速不同而产生的压力差，
[教学目标]
1、知识目标：
(1) 能说出气体和液体的流速与压强的关系：流速越大，压强越小。
　 (2) 能用这一关系解释生活中跟流体的压强与流速相关的现象。
2、技能目标：
(1) 进一步练习使用测量大气压的工具测量出大气压的数值。
(2) 通过观察和实验探究，感知气体、液体压强与流速的定性关系。
(3) 能够利用所学知识对我们周围的生活用品进行科技创新
3、情感目标：
(1) 初步领略流速改变压强所产生现象的奥妙，获得对科学的热爱、亲近感。
(2) 通过了解气压的应用，初步认识科学技术对人类生活的影响。
(3) 通过探究实验培养学生团结协作精神，激发学生进行科技创新的欲望。
[教学重点]
1、通过探究实验感知气体、液体压强与流速的定性关系。
2、能利用流体的流速与压强的关系解释生活中现象。
[教学难点]
1、能利用流体的流速与压强的关系解释生活中现象。
2、指导学生利用本节知识对生活用品进行创新发明。
[学法点拔]
1、注意发挥每个实验环节在探究活动中的效能。
2、问题的生活化和实验的拓展。
3、注重学生逆向思维的训练
[教学方法]
以实验探究和讨论为主，结合调查和归纳的启发式教学
[教学准备]
1．教师演示器材：火车进出站、飞机起飞和模拟两船相撞的视频资料、玩具飞机模型、两只小纸船、水盆、水和注射器。
2．学生分组实验器材；制作机翼的材料（剪刀、硬纸板、吸管、细绳、胶水、小木棍）、两张纸、漏斗、乒乓球、细线、塑料弯管、水、烧杯。
[教学设想]
教学前让学生利用简单的器材，按照课本的示意图制作飞机的机翼模型，培养学生的实验操作能力；同时教师利用双休日时间带领部分学生到火车站测量火车通过时和不通过时的气压值，培养学生实事求是的科学态度和严谨的科研精神。让学生利用课余时间调查家庭生活中与气体流速和压强的实例，如吸尘器和油烟机的工作原理，然后归纳总结好在课堂上讲述。
教学时教师先利用学生的生活经历——放风筝来创设情景，引入课题，充分调动起学生的学习兴趣。对于要探究的问题，教师没有直接告诉学生结论，而是通过学生分组实验探究气体的流速与压强的关系，教师指导学生做好分组，引导学生通过观察实验并获取实验信息，最后从实验信息中归纳出结论。这样做有利于培养学生对实验的归纳能力。引导学生解释火车的标志线和飞机为什么能够飞上天，把所学知识进行灵活运用和深化。同时通过趣味实验和动物故事寓教于乐。在强化知识的理解的同时，利用跑车的气流偏导器训练学生的逆向思维；在探究液体的流速与压强的关系时同样利用教师演示实验：在水面上放两只纸船，用水管向船中间的水域冲水，可看到分开的小船的运动情况。在实验的基础上引导学生得出结论并学会灵活运用。在思维释疑过程中纠正学生容易出现的错误说法；在思维链接和畅所欲言这两个版块中充分激活学生的思维，理论联系生活，把所学知识得到升华，培养了学生对生活的观察能力和分析能力。教师最后通过课外知识链接进一步拓宽了学生的知识视野。
课后教师布置的精选习题巩固学生对知识的理解，同时指导学生利用课余时间进行小发明的制作，如制作喷雾器和无尘黑板檫，培养学生团结协作精神，激发学生进行科技创新的意识。
[教学实施过程]
设置情景引入新课：在风和日丽的春天，同学们兴高采烈地在操场上放风筝，一开始，同学们飞快地拉动风筝奔跑，风筝越飞越高，当风力增大时，风筝会飞得更高，这是为什么呢？难道是由于空气的流速不同而产生一股升力使得风筝飞得高吗？
[实验探究]：气体的流速与压强的关系：
学生活动：探究两张纸条在气流的作用下的运动，分析出气体流速与压强的关系。
作出假设：气体的流速越大，压强可能越小。
活动方案：用双手分别捏着两张纸条的一端，使它们垂挂在胸前。沿两张纸的中间向下吹气球，让学生猜一猜纸片将会出现什么现象？
学生分组实验：观察和记录实验现象——两张纸条会靠拢。
教师启发学生用简要文字解释现象：由于纸条内气体流速增大，压强减小，在纸条外侧大气压的作用下，把纸条压在一块了。
学生分组讨论后得出实验结论：气体的流速越大，压强越小；
反之，气体的流速越小，压强越大。
[知识应用]
教师活动：多媒体展示火车进站、出站的情景。
教师提问：为什么火车站站台上的旅客要站在标志线以外等候？否则会出现什么后果？
教师出示带领学生在火车站测得的火车经过时和不经过时的压强值。
学生根据刚才测得的压强值和刚才所得到的结论进行讨论并解释原因：旅客要站火车站的标志线以外是由于行驶的的火车和人之间气体流速大，压强变小，人外侧的大气压大于火车和人之间的气压，在这种情况下，人体内外两侧的气压差会把人挤到火车前，造成危险。尤其是现在运行的动车组列车，靠近时危险更大。
[知识迁移]：几百吨重的飞机为什么能飞上蓝天，为什么飞机要在跑道上滑行到一定的速度才能起飞
1、教师活动：飞机为什么能够腾空而起的秘密在于机翼，出示飞机模型，请学生观察模型飞机的机翼的截面是什么形状
2、学生活动：机翼模型比试：学生拿出按课文的机翼模型，两手握着木棍拉紧绳子，使之呈竖直状态后快速跑步，看看有什么现象发生，比一比谁的机翼升得更高。
3、教师配合多媒体展示，引导学生总结：飞机飞行时，机翼的形状决定了机翼上下表面空气流动的速度是不同的，如图表示机翼周围空气的流向，从机翼横截面的形状可知，其上方弯曲，下方近似于直线。飞机飞行时，空气和飞机相对运动，由于上方的空气比下方的空气走的距离要长，所以机翼上方空气流动比下方要快，压强变小。与其相对，机翼下方空气流动较慢，压强较小，上下的压强差造成了对飞机一个向上的升力，当飞机速度增大，升力也增大，当升力大于飞机自重时，飞机便起飞了
4、猜想：如果把机翼模型的凸面向下，再向它吹风，会发生什么现象
学生用机翼模型进行探究实验验证猜想的正确性。
[逆向思维训练]：右图是一辆跑车的图片，大家发现在跑车的尾部设计安装了一只象倒置的翅膀的装置，它的上表面平直，底部呈弧形凸起，这其实是一种“气流偏导器”，它主要是为了让跑车高速行使时，车轮能更好地抓紧地面。请解释其中道理 ？
教师引导学生回答：由于气流偏导器上表面平直，下表面凸起，所以当跑车高速行使时，流过气流偏导器上方的空气流速较慢，压强较大，而流过下方的空气流速较快，压强较小。这样气流偏导器上下方所受到的压力差形成了一个向下的力，从而使车对地面的压力增大，摩檫力也随之增大，提高了车轮的着地性能。
[聪明的动物]：草原犬鼠的空调系统
由图是非洲草原犬鼠洞穴的横截面示意图，洞穴有两个出口，一个是平的，而另一个则是隆起的土堆。生物学家不是很清楚其中的原因．他们猜想：草原犬鼠把其中的一个洞穴堆成土包状，是为了建一处视野开阔的嘹望台，但是如果这一假设成立的话，它又为什么不在两个洞口都堆上土包呢 那样不就有了两个嘹望哨了吗 实际上，两个洞口的形状不同决定了洞穴中空气流动的方向，吹过平坦表面的风速度小，压强大，吹过隆起表面的风速度大，压强小，因此，地面上风吹进了犬鼠的洞穴，给犬鼠带去了习习凉风。请在右图中标出洞穴中空气流动的方向。
[趣味实验]：调皮的乒乓球
（1）用细线把两个乒乓球吊在空中，并使它们隔开适当的距离，当对准它们的中间用力吹气时，两只球将会怎样运动？——向中间靠拢；原因和纸条靠拢一致。
（2）把乒乓球放在玻璃漏斗里，对着漏斗嘴使劲向下吹气，可见到乒乓球会如何运动？ ——在漏斗里跳动，并且不会掉下来
在向漏斗吹气时，那股空气从细管流向捅斗的大口。当气流流到乒乓球和漏斗之间那段通道时，由于乒乓球占据着～部分空问，那里空气的通道很窄，气流速度较大，压强较小；流过那部分窄通道以后，空气再向下流，由于通道变宽，气流的速度变慢，压强较大。由压强差产生的向上的压力托住乒乓球使之不下落。
[知识拓展]：液体流速与压强的关系。
教师活动：多媒体模拟演示“奥林匹克号”与“豪克号”相撞事故。在1912年秋季的一天，当时世界上最大的远洋轮船之一“奥林匹克号”正在大海上航行，离它100米左右的地方，有一条比它小得多的巡洋舰“豪克号”正与它平行疾驶，突然，小军舰偏离了方向，向“奥林匹克号”冲去并与它相撞在一起。当时很多人都觉得莫名其妙，是什么原因使得它们相撞在一起的呢？
教师演示实验：取一装水的盆子，在水面上放两只小纸船，纸船的两头用细绳拉着，互相平行，保持一定的间距．用注射器向漂浮在水面上的两只小船间喷射水流。观察所发生的现象：分开的小船靠在了一起。
教师引导学生分析：喷射水流时，两船之间水流速快，压强小，两船外侧液体流速慢，压强大，两船中间与外侧水产生的压强不同，造成了压力差，将两船挤在了一起。说明液体压强也随流速的增大而减小。
学生分析两船相撞的事故，通过这次事故，人们从中吸取了深刻的教训，为避免类似的事故发生，人们对航行中的船速和船之间的间距都做了严格的规定。
[思维释疑]：
浙江等沿海地区经常遭受台风的侵袭，房屋被破坏，有同学认为是大风把屋顶掀起的，你认为这种说法对吗？
正确解释：刮台风时，屋顶上的空气流速大，产生的压强小于屋内的空气压强，所以并不是风掀起了屋顶，而是屋内外的气压差把屋顶推出去的。
[畅所欲言]：学生分组讨论说出生活中的现象并力图去解释原因
例1、行驶在河里的轮船，总是被迫偏向邻近水流较急的地方还是较缓的地方，为什么？
例2、每当疾驰的汽车通过时，路旁的纸屑、细草等常常被吸向汽车，试说明其中的道理。
[思维链接]：学生介绍生活电器的工作原理
1、吸尘器工作原理
吸尘器主要由起尘、吸尘、滤尘三部分组成，一般包括串激整流子电动机、离心式风机、滤尘器（袋）和吸尘附件。一般吸尘器的功率为400-1000W或更高，便携式吸尘器的功率一般为250W及其以下。
吸尘器能除尘，主要在于它的“头部”装有一个电动抽风机。抽风机的转轴上有风叶轮，通电后，抽风机会以每秒500圈的转速产生极强的吸力和压力，在吸力和压力的作用下，空气高速排出，而风机前端吸尘部分的空气不断地补充风机中的空气，致使吸尘器内部产生瞬时真空，和外界大气压形成负压差，在此压差的作用下，吸入含灰尘的空气。灰尘等杂物依次通过地毯或地板刷、长接管、弯管、软管、软管接头进入滤尘袋，灰尘等杂物滞留在滤尘袋内，空气经过滤片净化后，由机体尾部排出。因气体经过电机时被加热，所以吸尘器尾部排出的气体是热的。
吸尘器的吸尘桶内装有一个收集灰尘的盒子，尘垢便留在集尘盒里，盒子装满后，可取出用水刷洗清理。吸尘器配上不同的部件，可以完成不同的清洁工作。 2、 油烟机的工作原理
在厨房做菜时，打开油烟机，可将厨房内的油烟排出到室外，它工作的具体步骤是油烟机中的排风扇在启动后向室外吹风，室内空气高速流向室外；空气高速流动处压强小，油烟机周围空气压强大，油烟在压强差的作用下向排风扇中心处靠拢，然后被排风扇吹出室外。
[习题精选]
1、春天是放风筝的好季节，风筝能在空气中飞行利用了下列什么原理（ ）
A、风筝下方空气流动速度小，空气压强小
B、风筝下方空气流动速度大，空气压强大
C、风筝上方空气流动速度大，空气压强小
D、风筝上方空气流动速度小，空气压强大
2、用图11-3-3所示的玻璃装置探究液体的某些性质。首先打开水龙头将水槽灌满水．然后松开铁夹后，水流人A、B管，待稳定后，将会发现A、B两管中水面高度关系是　　　；随后拔去右端的软木塞．装置中的水立即向外涌出，此时再比较A、B两管中水面的高度关系，将会发现　　　　　　，原因是　　　　　　　　　　　　。
3、在北京某科技馆内，有一个风洞实验室，把一个飞机机翼模型固定在托盘测力计上，在机翼模型的正前方吹风来模拟飞机飞行时的气流，无风时托盘测力计的读数为15牛，当风速达到20米/秒时，托盘测力计的读数为7牛，可以判断飞机受到了一个新的力，根据你的分析，飞机受到该力的大小为 牛，方向是 。
4、讨论并解释老鹰为什么能在空中长时间盘旋而不掉下来？
参考答案：1、C；2、A=B,A>B,B管处水的流速更快,压强更小,在外界大气压的作用下被压得更低。3、8，竖直向上。4、老鹰的翅膀上部凸起，下部内凹，当它在空中时，上方气流的速度大，对翅膀的压强小，下方的空气流速小，对翅膀的压强大，这样使两个力的大小不相等，这个压力差把老鹰向上托起，所以不会掉下来。
[学生课后创新制作]
1、右图是学生制作的一种喷雾器。将塑料弯管插在液体中，然后把活塞向圆筒里压入时，可以把消毒液或杀虫药液喷成雾状。请简述其原理。
喷雾器工作原理介绍：把活塞向圆筒里压入时，气流从小孔A处流出，由于空气的流动加快，竖直塑料管上方空气压强减小，在外界液面大气压的作用下，液体沿竖直管向上流动到弯折处，受气流冲击，从小孔喷出并散开成雾状。
2、下列照片是学生根据本节课所学的知识制作的无尘黑板檫。现在教室中的黑板擦在使用过程中会粉尘到处飞扬，污染了教室内的空气，也严重影响了教师和学生的身体健康，学生的发明想让黑板擦不再会粉尘飞扬，使教室空气更加清新，让老师和学生的健康得到保障。
无尘黑板檫的内部结构 无尘黑板檫的整体结构
无尘黑板檫的工作原理介绍：在黑板檫的底盒内安装两个小马达,利用小马达带动叶轮向盒底方向转动,盒内气流由于高速流动而使压强减小,从而产生较强的吸力,盒子外部的黑板檫所檫下来的灰尘和空气在吸力的作用下被吸入盒内,然后在盒子底部布质过滤网的过滤下,粉笔灰被留在盒子内,最后通过排灰口排出.
[教学反思]
本节课要求能够体现新课程改革的教育理念，能够突出科技教育的特点，所以在设计教案时有较高的要求，
[课外知识链接]
一、足球中的“香蕉球”是怎么回事
如果你经常观看足球比赛的话，一定见过罚前场直接任意球。这时候，通常是防守方五六个球员在球门前组成一道“人墙”，挡住进球路线。进攻方的主罚队员，起脚一记劲射，环绕过了“人墙”，眼看要偏离环门飞出，却又沿弧线拐弯来直入球门，让守门员措手不及，眼睁睁地看着球进了大门。这就是颇为神奇的“香蕉球”。
为什么足球会在空中沿弧线飞行呢？原来，罚“香蕉球”的时候，运动员并不是拔脚踢中足球的中心，而是稍稍偏向一侧，同时用脚背摩擦足球，使球在空气中前进的同时还不断地旋转。这时，一方面空气迎着球向后流动，另一方面，由于空气与球之间的摩擦，球周围的空气又会被带着一起旋转。这样，球一侧空气的流动速度加快，而另一侧空气的流动速度减慢。科学知识告诉我们：气体的流速越大，压强越小（伯努利方程）。由于足球两侧空气的流动速度不一样，它们对足球所产生的压强也不一样。于是，足球在空气压力的作用下，被迫向空气流速大的一侧转弯了。
乒乓球中，运动员在削球或拉弧圈球时，球的线路会改变，道理与“香蕉球”一样。
二、水翼船的航速为什么很快
水翼船与其它船舶不同之处，是在船的底部装了两副水翼。船舶航行时，水流经过水翼。由于上下流速不同，产生了升力，把船体向上托起。船速与升力是成正比的，船速越快，升力越大，最终将船体全部托出水面。这时，对船舶来说，水的阻力大大降低，航速也就自然而然地迅速提高了。
水翼船船体一般采用铝合金和钢材制造，水翼则用不锈钢或钛合金；以高速柴油机作为动力装置，采用水螺旋桨推进或喷水推进，最高航速达70节。
水翼船的水翼形式多样，目前，水翼船的应用形成了三种斯采用的是浅浸水翼系统，结构简单，造价低，静水中航行效率高，但耐波性较差，不同风格的流派。俄罗故多用于内河。瑞士和意大利采用的是割划式水翼系统，自稳性较好，具有一定的耐波性，适宜于沿海航行；加装自动控制系统后，可进一步提高适航性。美国则以自控全浸式水翼船为重点，船舶耐波性好，可在较恶劣的海况下航行。
水翼船也有它的弱点：船体之下安装了水翼，在浅水航道下不适用：水翼一般大于船宽，停靠码头也诸多不便。此外，水翼船完全依靠助航标志导航，航速快，助航标志在夜间难以辨认，所以一般都不夜航。
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