9.2液体的压强教学设计
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文档简介
第2节 液体的压强
液体的压强是压强的另一种形式，本节的内容既是对压强知识的扩展又是学习大气压强以及浮力知识的基础和铺垫，同时液体压强又是一节很好的探究课程。因此在设计这节课时，力求体现探究过程，在教师的指导下，在学习中自主地发现问题、探究问题、获得结论，使学生从“学会”转化成“会学”。
本节从液体的流动性和液体受重力出发研究了液体压强的特点：液体对容器侧壁、底部有压强，液体内部也有压强。重点探究液体内部压强大小的影响因素，利用实验定性探究液体压强与密度、深度的关系；利用物理模型从压强的定义公式推导液体压强的计算式。连通器是液体压强的典型应用，通过对水壶、锅炉水位计、水塔和船闸的认识强化课程标准的理念：从生活走向物理、从物理走向社会。
在教学过程中，先通过大量事例引入课题，创造一个物理情境，让学生能联系生活实际体会到流体压强的存在。然后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，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。
本节教学设计安排了“探究液体对容器的侧壁是否存在压强”以及“探究液体内部压强的特点”等活动，让学生在科学探究过程中培养学生创造性思维的能力，激发学生的探究意识，引领学生以积极的心态参与探究性学习活动，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。
连通器是静止液体压强规律的具体应用，连通器是一个物理模型，抽象于生活又实践于生活，教学时要注意体现这个过程，使学生经历物理知识的形成过程，培养科学素养。这部分内容教材写得比较简略，但结合提供的图片等，让学生在观察好演示(连通器)的基础上，借助多媒体动画分析、推理，弄明白连通器中液体在静止的情况下，液面总保持相平的道理，培养学生抽象思维的能力。借助多媒体动画演示三峡船闸的工作过程，结合教材上提供的船闸的各种数据，让学生对三峡船闸宏伟壮观的气势留下深刻的印象，使学生开阔眼界，增强民族自豪感。
三维目标
知识与技能
1．了解液体内部存在压强及液体内部压强的方向；
2．通过实验探究，了解影响液体内部压强大小的因素，掌握液体压强的计算公式；
3．知道液体压强的规律在生活中的应用实例，能运用液体压强的知识解释生活中的问题。
过程与方法
1．通过演示及生活中的经验说明液体压强的存在；
2．在探究液体压强规律的过程中，培养学生观察实验能力，会在实验中记录必要的数据，能通过对数据的分析得出正确的结论；
3．通过对生活现象的分析进一步加深对液体压强的理解。
情感、态度与价值观
1．让学生体验探究过程，感悟研究物理的过程和方法，通过探究实验激发学生探求科学知识的兴趣；
2．通过实验探究和发散式思维的训练，培养学生乐于参加探究的态度，培养学生良好的实验习惯及实事求是的精神。
教学重点
液体内部压强的特点及影响因素，利用物理模型推导公式。
教学难点
实验探究液体内部压强的特点。
教学方法
讲授法、讨论法、探究实验法等。
课时安排
1课时
教学准备
下端扎有橡皮膜的玻璃圆筒、侧面开有小孔的圆柱形容器、压强计、大烧瓶、刻度尺、水和盐水、水槽、连通器、多媒体课件等。
导入新课
演示实验1：用一个塑料袋装满水，用一个钉子从底部扎一小孔，水就会从底部流出。
演示实验2：老师用钉子从袋子的四周扎上一些小孔，水就会从四周喷出。
实验3：如果塑料袋子装的是别的液体，实验现象是一样的。
组织学生讨论：这种现象包含的物理规律，说明了什么道理？
说明：水对底部有压强、对侧面有压强。因为液体有重力，所以对底部有压强；液体与固体不同，有流动性，容器壁阻挡着它流动，它就会对容器壁有压强。
多媒体展示生活中常见的几种情景图片：航行在深海中的潜艇、生活在深海中的热带鱼、拦水坝、身着抗压服的深水潜水员及浅水处的潜水员等。
观察图片，联系生活，质疑：
(1)潜水艇能够在深海中航行，它的外壳是用厚钢板制造的，很坚固，为什么要这样做？
(2)带鱼是我们常见的，它生活在深海中，你见过活的带鱼吗？想过为什么没见过吗？为什么深海鱼类被捕捞上岸后会死亡？
(3)大坝的横截面为什么均为上窄下宽，呈梯形状？
(4)为什么潜水员穿的深海潜水服比浅海潜水服要厚重一些？
(从学生所熟知的生产生活中的现象入手，让学生认识到液体有压强，进而引出课题。这不仅能引起学生的思考、激发学生学习新知识的兴趣，同时也体现了“从生活走向物理”这一新课程的基本理念)
复习旧知识：
1．放在水平桌面上的物体产生的压力与重力有什么关系？
2．压强大小的计算公式是怎样的？
3．由公式可以看出影响压强大小的因素有哪些？
放在水平桌面上的物体由于受到重力，对桌面产生了压强(压力)，方向垂直于平面向下，并且与压力和受力面积有关。
产生新问题：液体也受重力，对容器有没有压强呢？如果有的话，方向怎样呢？与哪些因素有关？如何来计算？
要回答这些问题，我们就要学习液体压强的有关知识。
推进新课
一、液体压强的特点
1．感受液体压强的存在
创设情境：在学生知道液体中存在压强的基础上，请同学们谈一谈，生活中有关液体压强的亲身体验。比如游泳或泡澡时有什么感受？
学生活动：思考讨论，游泳或泡澡时感到胸闷，认识到身体四周的液体对身体都有压强，说明液体与固体压强在方向上有不同。
演示实验1：
(1)取一个两端开口的玻璃管，下端扎上一层橡皮膜，再从上端灌入水，观察橡皮膜的变化。
(2)取一个上端和侧面开口，底部不开口的玻璃筒，从上端灌入水，并使水平面超过侧口，观察橡皮膜的变化。
思考：
(1)橡皮膜为什么会向外凸出？
(2)液体对容器底的压强是怎样产生的？
(3)液体为什么对容器侧壁也有压强？
讨论归纳：以上实验表明，液体由于受 作用，对容器底部有压强；由于液体具有 性，对容器壁也有压强。
结论：(1)液体由于受到重力的作用，而对支撑它的容器底部有压强。(2)液体由于具有流动性，会对阻碍它流散开的侧壁有压强。
(设计意图：先让学生亲身感受液体存在压强。液体对容器底部和侧壁有压强)
演示实验2：
如图所示，在瓶子上打洞，然后往里面装水，实验现象说明了什么？
学生活动：分析现象进行归纳。
(1)液体内部不只有向下的压强，还有向侧面的压强；
(2)液体中的压强与深度有关。
(设计意图：这几个实验的设计深入浅出由简单到复杂，符合学生的认知规律，能引导学生由感性认识上升到理性认识)
2．实验探究：研究液体内部的压强
(1)提出问题：液体对容器底和容器侧壁都有压强，它的大小与哪些因素有关呢？液体压强的特点又是怎样的呢？那么液体内部有压强吗？你能用什么方法证明？
学生发言讨论。
猜想A：液体内部压强可能与深度有关。
猜想B：液体内部压强可能与方向有关。
猜想C：液体内部压强可能与液体密度有关。
(2)教师介绍压强计：压强计是专门用来测量液体压强的仪器。
(压强计的原理：当探头上的橡皮膜受到压强时，U形管两边液面出现高度差，用液面高度差这个物理量来直观地反映液体压强的大小，从而探究液体压强的特点。两边高度差表示出压强的大小，压强越大，液面高度差越大，反之亦然)
(3)引导学生设计实验步骤：
①把压强计金属盒固定在水下一定深度，改变橡皮膜的朝向，分别记录橡皮朝上、下和侧面时U形管中液面的高度差，改变金属盒在水下的深度再做两次。
②金属盒中心保持在水面下3 cm处，使橡皮膜朝上、朝下、朝任何侧面。
③把金属盒移至水下6 cm和9 cm，增大探头在水中的深度，观察U形管内液柱的变化，看看液体内部的压强和深度有什么关系。
④换用盐水，看看在深度相同时，液体内部的压强是否与密度有关，重复②、③。
(4)实验记录表格
液体种类
实验次数
橡皮膜方向
液体深度/cm
U形管两侧液面高度差/cm
水
1
朝上
3
2
朝下
3
3
朝侧面
3
4
朝下
9
盐水
5
朝下
9
(5)分析归纳：
结论一：液体内部压强随深度的增加而增大；
结论二：在同一深度，液体向各个方向的压强相等；
结论三：在不同液体的同一深度，液体密度越大，压强越大。
引导学生归纳液体压强特点：
液体对容器底和侧壁都有压强；液体内部朝各个方向都有压强；液体压强随深度的增加而增大；在同一深度液体各个方向的压强相等；液体的压强还与液体的密度有关。深度相同时，液体密度越大，压强越大。
(设计意图：向学生渗透控制变量思想。引导学生对实验数据做出正确的分析，归纳出正确的结论，完成交流合作过程)
二、液体压强的大小
创设情境：通过学习知道液体的压强与方向无关，而与深度、密度有关。到底有什么数量关系呢？
问题：如何知道液体某一位置的压强大小？
学生活动：(学生讨论，教师引导)既然同一液体的同一深度处，各个方向的压强相等，那么只需要算出某一位置液体竖直向下的压强就可以了。
启发学生采用物理模型的方法，在教材图中截取一段“液柱”利用压强定义公式结合质量、密度、重力公式推导液体压强公式。
如图所示，盛有水的容器中，设想水中有一高为h，横截面积为S的水柱。计算这段水柱对底面产生的压强，就能得到水中深度为h处的压强。
科学方法：模型法
分析：水柱的体积为V=Sh
水的密度为ρ，水柱的质量为m=ρV
水柱对底面的压力为F=G=mg=ρVg=ρShg
水柱对其底面的压强为p=F/S=ρShg/S=ρgh
结论：
深度为h处的液体压强的公式为
p=ρgh
p——液体的压强——Pa
ρ——液体的密度——kg/m3
g——常数g=9.8 N/kg
h——液体的深度——m(米)
说明：
(1)从公式p=ρgh可知：液体压强的大小只与密度和深度有关，而与受力面积无关。
(2)p=ρgh只适用于求液体的压强。h是指液体某处到液体的自由面的深度。
(3)液体对容器底部的压力不一定等于液体本身的重力，在容器底部面积和液体深度一定时，压力大小与容器的形状有关。
变形公式：
例题巩固：
轮船舱底在水面下3.5米，舱底穿了一个面积为0.2米2的洞，要想堵住这个洞，需要对挡板施加多大的力？(取g=10牛/千克)
解：p=ρ水gh
=1.0×103千克/米3×10牛/千克×3.5米
=3.5×104帕
F=pS=3.5×104帕×0.2米2=7 000牛
答：需要对挡板施加7 000牛的力。
思考问题：通过探究实验，同学们不仅验证了自己的猜想，还学会了研究问题的方法。现在我们一起来解决开始的问题：
(1)带鱼生活在深海中，为什么我们没有见过活带鱼？
(2)潜水艇为什么要用抗压能力很强的厚钢板制作？
(3)大坝的横截面为什么均为上窄下宽，呈梯形状？
交流讨论：
(1)深海中的压强很大，带鱼已适应深海中的压强。带鱼在被捕捉时，不断上升，随着深度的减小，带鱼受到的压强减小，带鱼内脏破裂而亡。
(2)随着潜水艇下潜深度的增加，潜水艇受到的压强也增加，所以潜水艇要用抗压能力很强的厚钢板制作，防止被海水压坏。
(3)大坝上窄下宽，是因为液体内部的压强随深度的增加而增大，坝底受到水的压强大，下宽能耐压。
思考问题：三峡大坝的建成使长江的水位变得很高，那么来往的轮船怎样才能顺利通过呢？工程师们设计建造了船闸。船闸的原理是什么呢？下面我们学习连通器。
三、连通器
创设情境：液体压强的知识在自然界和生活中有大量的应用。利用自制泉水演示模型演示泉水喷涌的过程，降低塑料瓶的位置，泉水喷涌的高度也降低。
思考问题：
1．为什么泉水会涌出地面，并且会喷射较高的高度？
2．为什么降低塑料瓶的位置，泉水喷涌的高度也降低？
3．如果降低塑料瓶的位置与泉眼相平，泉水还会涌出吗？
学生活动：观察实验现象，思考回答。
演示降低塑料瓶的位置与泉眼相平，泉水不再涌出。其形状与U形管相似，展示连通器，改变连通器的位置和方向，观察液面始终处在同一水平面上。
结论：这种上端开口、底部连通的容器叫连通器。连通器里的液体不流动时，各容器的液面高度总是相同的。
那么，连通器里的液体不流动时，各容器的液面为什么高度总是相同的呢？下面我们来分析一下其中的原因。
多媒体演示：连通器原理
问题：生活中有很多连通器，同学们能不能举出一些例子？
学生活动：学生思考并举例，如茶壶，锅炉和水位器，船闸……
多媒体演示：茶壶的壶嘴和壶身的水面总是相平的。
多媒体演示：三峡大坝的双线五级船闸，它全长6.4千米，船闸上下落差达113米，船舶通过船闸要翻越40层楼房的高度，规模举世无双，是世界上最大的船闸。三峡船闸的闸门非常高大，其首级人字闸门每扇门高近40米，宽20多米，如果平放在地面上，有两个篮球场大。
介绍船闸的工作原理。
(多媒体辅助教学既生动形象，又能充分激发学生的学习兴趣，使学生对所学知识理解深刻、印象深刻)
1．关于液体内部的压强，下面的说法哪一种是对的( )。
A．在液体内部，液体向各个方向的压强都相等
B．物体在液体内部受到液体的压强，各个方向的压强都相等
C．在液体内部的同一深度，液体向各个方向的压强都相等
D．在液体内部，液体向下的压强总比向上的压强大
解析：在液体内部各个方向上都有压强，同种液体中的同一深度处各个方向的压强相等；深度越大，压强越大。
答案：C
2．在实验探究活动中，某同学将微小压强计的探头先后放入两种不同液体中，根据如图所示提供的信息能够探究的是( )。
A．液体内部的压强跟液体密度的关系
B．液体内部的压强跟深度的关系
C．在同一深度，液体向各个方向的压强大小是否相等
D．液体内部向各个方向是否都有压强
答案：A
3．下表是某同学在做“研究液体内部压强”实验时记录的部分数据：
实验次数
深度/cm
橡皮膜方向
压强计左右液面高度差/cm
1
5
朝上
4.5
2
5
朝下
4.5
3
5
朝侧面
4.5
4
10
朝上
9
5
15
朝上
13.5
(1)分析实验次数1、4、5说明_________________________________________。
(2)分析实验次数1、2、3说明_________________________________________。
答案：(1)液体内部压强与液体的深度成正比(液体内部压强随液体的深度增加而增大)
(2)在同一深度，液体向各个方向的压强相等
4．下列日用器具中利用连通器原理工作的是( )。
A．喷泉 B．钢笔吸水 C．洒水壶 D．液体压强计
解析：连通器必须是底部相通，上端开口，且盛同种液体，当液体静止时液面相平。符合连通器构造的有喷泉、洒水壶，所以A、C选项正确，B、D错误。
答案：AC
5．厨房、卫生间里的脏水，通过下水管流到阴沟，我们却闻不到沟里的臭味，这种下水管的示意图是下图中的( )。
答案：C
6．一只可口可乐瓶，其侧壁有a、b两个小孔并用塞子塞住，瓶内盛有一定质量的酒精，如图所示。把可口可乐瓶放入水中，当瓶内、外液面相平时，拔出a、b两个小孔上的塞子，则( )。
A．a、b两个小孔均有水流入 B．a、b两个小孔均有酒精流出
C．酒精从a小孔流出，水从b小孔流入 D．水从a小孔流入，酒精从b小孔流出
解析：拔出a处的塞子后，a孔处水和酒精的分界面将受到水向左的压强和酒精向右的压强；由于瓶内外液面相平，而水的密度大于酒精的密度，所以水的压强大于酒精的压强，故分界液面向左移，水从a孔流入。同理，水也将从b孔流入。
答案：A
规律总结：利用板书把本节知识总结归纳：
1．液体内部压强的特点是：(1)液体内部向各个方向都有压强；(2)压强随深度增加而增大；(3)在同一深度，液体向各个方向的压强相等；(4)在深度相同时，液体的密度越大，压强越大。
2．液体的压强只跟液体的深度和液体的密度有关。
3．船闸是利用连通器原理工作的。
第2节 液体的压强
1．对微小压强计研究液体压强和深度实验的改进
用较粗的铜丝(电线芯)编成长方体框架，在其外蒙上保鲜膜，输液用的塑料管吸入一小段红色水柱，插入保鲜膜中，用透明胶布将缝隙密封好。
注意：塑料管尽量长一些，以防止水流出。水柱要靠近塑料管一端，并将该端插入保鲜膜中，要使水柱露在保鲜膜外。
使用：将保鲜膜浸入水中，发现水柱向另一端移动，说明液体内部有压强存在。浸入得越深，水柱移动得越远。说明越深处，压强越大。也可以浸入不同密度的液体中。
2．自制泉水模型
在硬纸板上画出山地和平原，在山地处挖一洞。在塑料瓶底开一小孔插入细管，另一端开口，置于平原处。塑料瓶中倒满水，在细管上夹上夹子。使用时，松开夹子，在液体压强的作用下，水从平原处的开口喷出，形成喷泉。通过改变塑料瓶的高度可以改变喷出水柱的高度。
本节设计的实验都较简单，主要是通过教师演示实验的方式进行，学生参与观察现象归纳结论的过程。整个设计中通过安排简单现象发现液体压强的特点，然后利用控制变量的方法，使用压强计进行定性分析，让学生经历科学探究的过程：提出问题——进行猜想——实验探究——收集和处理数据——得出结论，使学生知道研究问题的方法和程序。在设计实验表格时又渗透了“控制变量法”，提高了学生的科学探究能力和解决问题的能力。
连通器的教学也经历了从实例抽象出物理模型，再应用于实例的过程。
本课重点是让学生通过实验，研究液体内部压强的规律，关键是要学生做好实验。课内老师讲解实验步骤、实验注意事项和要研究的问题非常必要。实验中指导学生正确实验、进行观察，如实记录数据，对正确得出结论，非常重要，这是实验成败的关键之所在，也是指导学生学好物理的重要方法。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。
帕斯卡原理
在日常生活中，我们经常看到，没有灌水的水龙带是扁的。水龙带接到自来水龙头上，灌进水，就变成圆柱形了。如果水龙带上有几个孔，就会有水从小孔里喷出来，喷射的方向是向四面八方的。水是往前流的，为什么能把水龙带撑圆？
早在几百年前，帕斯卡就注意到这类现象。通过观察，帕斯卡设计了“帕斯卡球”实验，帕斯卡球是一个壁上有许多小孔的空心球，球上连接一个圆筒，筒里有可以移动的活塞。把水灌进球和筒里，向里压活塞，水便从各个小孔里喷射出来了，成了一支“多孔水枪”。
帕斯卡球的实验证明，液体能够把它所受到的压强向各个方向传递。通过观察发现每个孔喷出去水的距离差不多，这说明，每个孔所受到的压强都相同。
还有一个最著名的实验：他用一个木酒桶，顶端开一个小口，小口上接一根很长的铁管子，接口密封。实验的时候，酒桶先盛满水，再慢慢往铁管子里倒上几杯水，当管子中的水柱高达到几米的时候，只见木酒桶突然破裂，水流满地。
帕斯卡总结了这些实验，于1654年写成一篇论文《论液体的平衡》，提出了著名的帕斯卡定律：
认真的观察使帕斯卡发现了液体传递压强的基本规律，这就是著名的帕斯卡定律：流体(气体或液体)力学中，封闭容器中的静止流体的某一部分发生的压强变化，将毫无损失地传递至流体的各个部分和容器壁。帕斯卡首先阐述了此定律。根据帕斯卡原理，在水力系统中的一个活塞上施加一定的压强，必将在另一个活塞上产生相同的压强增量。如果第二个活塞的面积是第一个活塞的面积的10倍，那么作用于第二个活塞上的力将增大为第一个活塞的10倍，而两个活塞上的压强仍然相等。水压机就是帕斯卡原理的实例。所有的液压机械都是根据帕斯卡定律设计的，所以帕斯卡被称为“液压机之父”。
遗憾的是，1655年，帕斯卡进入与世隔绝的神学中心——巴黎附近的披特垒阿尔。1662年，忧郁而深思的帕斯卡与世长辞，年仅39岁。因他率先提出了描述液体压强性质的“帕斯卡定律”，国际单位制规定压强的单位“牛顿/米2”为“帕斯卡”。即1帕斯卡＝1牛顿/米2。
帕斯卡不仅在力学中取得了很大成就，在数学、哲学上也都取得了一定的成就。我就把帕斯卡哲学名著《思想录》里一句名言，“人只不过是一根芦苇，是自然界最脆弱的东西，但他是一根有思想的芦苇”送给同学们吧，愿同学们学业有成！
让中国人自豪的潜水器——蛟龙号
人要想下潜得更深，看到海底的世界，就必须借助专业潜水设备。为推动中国深海运载技术发展，为中国大洋国际海底资源调查和科学研究提供重要高技术装备，同时为中国深海勘探、海底作业研发共性技术，中国科技部于2002年将“蛟龙”号深海载人潜水器研制列为国家高技术研究发展计划(863计划)重大专项，启动“蛟龙号”载人深潜器的自行设计、自主集成研制工作。“蛟龙号”载人潜水器设计最大下潜深度为7 000米，工作范围可覆盖全球海洋区域的99.8%。
从2009年8月开始，“蛟龙号”载人深潜器先后组织开展1 000米级和3 000米级海试工作。2010年5月31日～7月18日，“蛟龙号”载人潜水器在中国南海3 000米级海上试验中取得巨大成功，共完成17次下潜，其中7次穿越2 000米深度，4次突破3 000米，最大下潜深度达到3 759米，超过全球海洋平均深度3 682米，并创造水下和海底作业9小时零3分的记录，验证了“蛟龙号”载人潜水器在3 000米级水深的各项性能和功能指标。
“蛟龙号”载人潜水器3 000米级海试取得成功，标志着我国继美、法、俄、日之后，成为世界上第五个掌握3 500米以上大深度载人深潜技术的国家。
2011年7月30日，“蛟龙”号进行5 000米级海试的第四次下潜。凌晨4时26分，“蛟龙”号载人潜水器第四次“入水”。7时29分，“蛟龙”号在深度为5 182米的位置坐底，成功安放了中国大洋协会的标志和一个木雕的中国龙。在完成了采样等科考作业后，潜水器上浮并于13时02分回到“向阳红09”母船甲板，全程历时8小时57分。在这次下潜试验中，它还完成了海水、海底生物的提取以及锰结核的采样。在“蛟龙”号带回的记录资料里，5 000米深的大洋海底的锰结核画面首度曝光。这些锰结核覆盖在海底表面，含有锰、铜、钴、镍等30多种元素，100万年时间才能形成几毫米的大小。
2012年6月30日，在西太平洋马里亚纳海沟试验区，世界同类潜水器中具有最大下潜深度的我国“蛟龙号”载人潜水器进行了7 000米级海上试验的最后一次下潜，最大下潜深度7 035米。本潜次主要任务是根据现场验收情况查漏补缺，在离底3～5米高度上进行近底航行，进行沉积物和矿物取样，同时在坐底时布放诱饵，尝试进行生物取样，在条件允许的情况下开展测深测扫作业。本次下潜，“蛟龙号”完全按照指挥部制定的计划，顺利下潜到预定作业深度和地点，随即开展了近底航行，尝试获取矿物样本、沉积物样品、保压水样、生物捕获等作业，全部完成了7 000米级海试的200多项考核任务。
“蛟龙号”成功突破7 000米深度，证明它可以在全球99.8%的海底实现较长时间的海底航行、海底照相和摄像、沉积物和矿物取样、生物和微生物取样、标志物布放、海底地形地貌测量等作业，这是我国深海技术的一项重大突破。
液体的压强是压强的另一种形式，本节的内容既是对压强知识的扩展又是学习大气压强以及浮力知识的基础和铺垫，同时液体压强又是一节很好的探究课程。因此在设计这节课时，力求体现探究过程，在教师的指导下，在学习中自主地发现问题、探究问题、获得结论，使学生从“学会”转化成“会学”。
本节从液体的流动性和液体受重力出发研究了液体压强的特点：液体对容器侧壁、底部有压强，液体内部也有压强。重点探究液体内部压强大小的影响因素，利用实验定性探究液体压强与密度、深度的关系；利用物理模型从压强的定义公式推导液体压强的计算式。连通器是液体压强的典型应用，通过对水壶、锅炉水位计、水塔和船闸的认识强化课程标准的理念：从生活走向物理、从物理走向社会。
在教学过程中，先通过大量事例引入课题，创造一个物理情境，让学生能联系生活实际体会到流体压强的存在。然后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，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。
本节教学设计安排了“探究液体对容器的侧壁是否存在压强”以及“探究液体内部压强的特点”等活动，让学生在科学探究过程中培养学生创造性思维的能力，激发学生的探究意识，引领学生以积极的心态参与探究性学习活动，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。
连通器是静止液体压强规律的具体应用，连通器是一个物理模型，抽象于生活又实践于生活，教学时要注意体现这个过程，使学生经历物理知识的形成过程，培养科学素养。这部分内容教材写得比较简略，但结合提供的图片等，让学生在观察好演示(连通器)的基础上，借助多媒体动画分析、推理，弄明白连通器中液体在静止的情况下，液面总保持相平的道理，培养学生抽象思维的能力。借助多媒体动画演示三峡船闸的工作过程，结合教材上提供的船闸的各种数据，让学生对三峡船闸宏伟壮观的气势留下深刻的印象，使学生开阔眼界，增强民族自豪感。
三维目标
知识与技能
1．了解液体内部存在压强及液体内部压强的方向；
2．通过实验探究，了解影响液体内部压强大小的因素，掌握液体压强的计算公式；
3．知道液体压强的规律在生活中的应用实例，能运用液体压强的知识解释生活中的问题。
过程与方法
1．通过演示及生活中的经验说明液体压强的存在；
2．在探究液体压强规律的过程中，培养学生观察实验能力，会在实验中记录必要的数据，能通过对数据的分析得出正确的结论；
3．通过对生活现象的分析进一步加深对液体压强的理解。
情感、态度与价值观
1．让学生体验探究过程，感悟研究物理的过程和方法，通过探究实验激发学生探求科学知识的兴趣；
2．通过实验探究和发散式思维的训练，培养学生乐于参加探究的态度，培养学生良好的实验习惯及实事求是的精神。
教学重点
液体内部压强的特点及影响因素，利用物理模型推导公式。
教学难点
实验探究液体内部压强的特点。
教学方法
讲授法、讨论法、探究实验法等。
课时安排
1课时
教学准备
下端扎有橡皮膜的玻璃圆筒、侧面开有小孔的圆柱形容器、压强计、大烧瓶、刻度尺、水和盐水、水槽、连通器、多媒体课件等。
导入新课
演示实验1：用一个塑料袋装满水，用一个钉子从底部扎一小孔，水就会从底部流出。
演示实验2：老师用钉子从袋子的四周扎上一些小孔，水就会从四周喷出。
实验3：如果塑料袋子装的是别的液体，实验现象是一样的。
组织学生讨论：这种现象包含的物理规律，说明了什么道理？
说明：水对底部有压强、对侧面有压强。因为液体有重力，所以对底部有压强；液体与固体不同，有流动性，容器壁阻挡着它流动，它就会对容器壁有压强。
多媒体展示生活中常见的几种情景图片：航行在深海中的潜艇、生活在深海中的热带鱼、拦水坝、身着抗压服的深水潜水员及浅水处的潜水员等。
观察图片，联系生活，质疑：
(1)潜水艇能够在深海中航行，它的外壳是用厚钢板制造的，很坚固，为什么要这样做？
(2)带鱼是我们常见的，它生活在深海中，你见过活的带鱼吗？想过为什么没见过吗？为什么深海鱼类被捕捞上岸后会死亡？
(3)大坝的横截面为什么均为上窄下宽，呈梯形状？
(4)为什么潜水员穿的深海潜水服比浅海潜水服要厚重一些？
(从学生所熟知的生产生活中的现象入手，让学生认识到液体有压强，进而引出课题。这不仅能引起学生的思考、激发学生学习新知识的兴趣，同时也体现了“从生活走向物理”这一新课程的基本理念)
复习旧知识：
1．放在水平桌面上的物体产生的压力与重力有什么关系？
2．压强大小的计算公式是怎样的？
3．由公式可以看出影响压强大小的因素有哪些？
放在水平桌面上的物体由于受到重力，对桌面产生了压强(压力)，方向垂直于平面向下，并且与压力和受力面积有关。
产生新问题：液体也受重力，对容器有没有压强呢？如果有的话，方向怎样呢？与哪些因素有关？如何来计算？
要回答这些问题，我们就要学习液体压强的有关知识。
推进新课
一、液体压强的特点
1．感受液体压强的存在
创设情境：在学生知道液体中存在压强的基础上，请同学们谈一谈，生活中有关液体压强的亲身体验。比如游泳或泡澡时有什么感受？
学生活动：思考讨论，游泳或泡澡时感到胸闷，认识到身体四周的液体对身体都有压强，说明液体与固体压强在方向上有不同。
演示实验1：
(1)取一个两端开口的玻璃管，下端扎上一层橡皮膜，再从上端灌入水，观察橡皮膜的变化。
(2)取一个上端和侧面开口，底部不开口的玻璃筒，从上端灌入水，并使水平面超过侧口，观察橡皮膜的变化。
思考：
(1)橡皮膜为什么会向外凸出？
(2)液体对容器底的压强是怎样产生的？
(3)液体为什么对容器侧壁也有压强？
讨论归纳：以上实验表明，液体由于受 作用，对容器底部有压强；由于液体具有 性，对容器壁也有压强。
结论：(1)液体由于受到重力的作用，而对支撑它的容器底部有压强。(2)液体由于具有流动性，会对阻碍它流散开的侧壁有压强。
(设计意图：先让学生亲身感受液体存在压强。液体对容器底部和侧壁有压强)
演示实验2：
如图所示，在瓶子上打洞，然后往里面装水，实验现象说明了什么？
学生活动：分析现象进行归纳。
(1)液体内部不只有向下的压强，还有向侧面的压强；
(2)液体中的压强与深度有关。
(设计意图：这几个实验的设计深入浅出由简单到复杂，符合学生的认知规律，能引导学生由感性认识上升到理性认识)
2．实验探究：研究液体内部的压强
(1)提出问题：液体对容器底和容器侧壁都有压强，它的大小与哪些因素有关呢？液体压强的特点又是怎样的呢？那么液体内部有压强吗？你能用什么方法证明？
学生发言讨论。
猜想A：液体内部压强可能与深度有关。
猜想B：液体内部压强可能与方向有关。
猜想C：液体内部压强可能与液体密度有关。
(2)教师介绍压强计：压强计是专门用来测量液体压强的仪器。
(压强计的原理：当探头上的橡皮膜受到压强时，U形管两边液面出现高度差，用液面高度差这个物理量来直观地反映液体压强的大小，从而探究液体压强的特点。两边高度差表示出压强的大小，压强越大，液面高度差越大，反之亦然)
(3)引导学生设计实验步骤：
①把压强计金属盒固定在水下一定深度，改变橡皮膜的朝向，分别记录橡皮朝上、下和侧面时U形管中液面的高度差，改变金属盒在水下的深度再做两次。
②金属盒中心保持在水面下3 cm处，使橡皮膜朝上、朝下、朝任何侧面。
③把金属盒移至水下6 cm和9 cm，增大探头在水中的深度，观察U形管内液柱的变化，看看液体内部的压强和深度有什么关系。
④换用盐水，看看在深度相同时，液体内部的压强是否与密度有关，重复②、③。
(4)实验记录表格
液体种类
实验次数
橡皮膜方向
液体深度/cm
U形管两侧液面高度差/cm
水
1
朝上
3
2
朝下
3
3
朝侧面
3
4
朝下
9
盐水
5
朝下
9
(5)分析归纳：
结论一：液体内部压强随深度的增加而增大；
结论二：在同一深度，液体向各个方向的压强相等；
结论三：在不同液体的同一深度，液体密度越大，压强越大。
引导学生归纳液体压强特点：
液体对容器底和侧壁都有压强；液体内部朝各个方向都有压强；液体压强随深度的增加而增大；在同一深度液体各个方向的压强相等；液体的压强还与液体的密度有关。深度相同时，液体密度越大，压强越大。
(设计意图：向学生渗透控制变量思想。引导学生对实验数据做出正确的分析，归纳出正确的结论，完成交流合作过程)
二、液体压强的大小
创设情境：通过学习知道液体的压强与方向无关，而与深度、密度有关。到底有什么数量关系呢？
问题：如何知道液体某一位置的压强大小？
学生活动：(学生讨论，教师引导)既然同一液体的同一深度处，各个方向的压强相等，那么只需要算出某一位置液体竖直向下的压强就可以了。
启发学生采用物理模型的方法，在教材图中截取一段“液柱”利用压强定义公式结合质量、密度、重力公式推导液体压强公式。
如图所示，盛有水的容器中，设想水中有一高为h，横截面积为S的水柱。计算这段水柱对底面产生的压强，就能得到水中深度为h处的压强。
科学方法：模型法
分析：水柱的体积为V=Sh
水的密度为ρ，水柱的质量为m=ρV
水柱对底面的压力为F=G=mg=ρVg=ρShg
水柱对其底面的压强为p=F/S=ρShg/S=ρgh
结论：
深度为h处的液体压强的公式为
p=ρgh
p——液体的压强——Pa
ρ——液体的密度——kg/m3
g——常数g=9.8 N/kg
h——液体的深度——m(米)
说明：
(1)从公式p=ρgh可知：液体压强的大小只与密度和深度有关，而与受力面积无关。
(2)p=ρgh只适用于求液体的压强。h是指液体某处到液体的自由面的深度。
(3)液体对容器底部的压力不一定等于液体本身的重力，在容器底部面积和液体深度一定时，压力大小与容器的形状有关。
变形公式：
例题巩固：
轮船舱底在水面下3.5米，舱底穿了一个面积为0.2米2的洞，要想堵住这个洞，需要对挡板施加多大的力？(取g=10牛/千克)
解：p=ρ水gh
=1.0×103千克/米3×10牛/千克×3.5米
=3.5×104帕
F=pS=3.5×104帕×0.2米2=7 000牛
答：需要对挡板施加7 000牛的力。
思考问题：通过探究实验，同学们不仅验证了自己的猜想，还学会了研究问题的方法。现在我们一起来解决开始的问题：
(1)带鱼生活在深海中，为什么我们没有见过活带鱼？
(2)潜水艇为什么要用抗压能力很强的厚钢板制作？
(3)大坝的横截面为什么均为上窄下宽，呈梯形状？
交流讨论：
(1)深海中的压强很大，带鱼已适应深海中的压强。带鱼在被捕捉时，不断上升，随着深度的减小，带鱼受到的压强减小，带鱼内脏破裂而亡。
(2)随着潜水艇下潜深度的增加，潜水艇受到的压强也增加，所以潜水艇要用抗压能力很强的厚钢板制作，防止被海水压坏。
(3)大坝上窄下宽，是因为液体内部的压强随深度的增加而增大，坝底受到水的压强大，下宽能耐压。
思考问题：三峡大坝的建成使长江的水位变得很高，那么来往的轮船怎样才能顺利通过呢？工程师们设计建造了船闸。船闸的原理是什么呢？下面我们学习连通器。
三、连通器
创设情境：液体压强的知识在自然界和生活中有大量的应用。利用自制泉水演示模型演示泉水喷涌的过程，降低塑料瓶的位置，泉水喷涌的高度也降低。
思考问题：
1．为什么泉水会涌出地面，并且会喷射较高的高度？
2．为什么降低塑料瓶的位置，泉水喷涌的高度也降低？
3．如果降低塑料瓶的位置与泉眼相平，泉水还会涌出吗？
学生活动：观察实验现象，思考回答。
演示降低塑料瓶的位置与泉眼相平，泉水不再涌出。其形状与U形管相似，展示连通器，改变连通器的位置和方向，观察液面始终处在同一水平面上。
结论：这种上端开口、底部连通的容器叫连通器。连通器里的液体不流动时，各容器的液面高度总是相同的。
那么，连通器里的液体不流动时，各容器的液面为什么高度总是相同的呢？下面我们来分析一下其中的原因。
多媒体演示：连通器原理
问题：生活中有很多连通器，同学们能不能举出一些例子？
学生活动：学生思考并举例，如茶壶，锅炉和水位器，船闸……
多媒体演示：茶壶的壶嘴和壶身的水面总是相平的。
多媒体演示：三峡大坝的双线五级船闸，它全长6.4千米，船闸上下落差达113米，船舶通过船闸要翻越40层楼房的高度，规模举世无双，是世界上最大的船闸。三峡船闸的闸门非常高大，其首级人字闸门每扇门高近40米，宽20多米，如果平放在地面上，有两个篮球场大。
介绍船闸的工作原理。
(多媒体辅助教学既生动形象，又能充分激发学生的学习兴趣，使学生对所学知识理解深刻、印象深刻)
1．关于液体内部的压强，下面的说法哪一种是对的( )。
A．在液体内部，液体向各个方向的压强都相等
B．物体在液体内部受到液体的压强，各个方向的压强都相等
C．在液体内部的同一深度，液体向各个方向的压强都相等
D．在液体内部，液体向下的压强总比向上的压强大
解析：在液体内部各个方向上都有压强，同种液体中的同一深度处各个方向的压强相等；深度越大，压强越大。
答案：C
2．在实验探究活动中，某同学将微小压强计的探头先后放入两种不同液体中，根据如图所示提供的信息能够探究的是( )。
A．液体内部的压强跟液体密度的关系
B．液体内部的压强跟深度的关系
C．在同一深度，液体向各个方向的压强大小是否相等
D．液体内部向各个方向是否都有压强
答案：A
3．下表是某同学在做“研究液体内部压强”实验时记录的部分数据：
实验次数
深度/cm
橡皮膜方向
压强计左右液面高度差/cm
1
5
朝上
4.5
2
5
朝下
4.5
3
5
朝侧面
4.5
4
10
朝上
9
5
15
朝上
13.5
(1)分析实验次数1、4、5说明_________________________________________。
(2)分析实验次数1、2、3说明_________________________________________。
答案：(1)液体内部压强与液体的深度成正比(液体内部压强随液体的深度增加而增大)
(2)在同一深度，液体向各个方向的压强相等
4．下列日用器具中利用连通器原理工作的是( )。
A．喷泉 B．钢笔吸水 C．洒水壶 D．液体压强计
解析：连通器必须是底部相通，上端开口，且盛同种液体，当液体静止时液面相平。符合连通器构造的有喷泉、洒水壶，所以A、C选项正确，B、D错误。
答案：AC
5．厨房、卫生间里的脏水，通过下水管流到阴沟，我们却闻不到沟里的臭味，这种下水管的示意图是下图中的( )。
答案：C
6．一只可口可乐瓶，其侧壁有a、b两个小孔并用塞子塞住，瓶内盛有一定质量的酒精，如图所示。把可口可乐瓶放入水中，当瓶内、外液面相平时，拔出a、b两个小孔上的塞子，则( )。
A．a、b两个小孔均有水流入 B．a、b两个小孔均有酒精流出
C．酒精从a小孔流出，水从b小孔流入 D．水从a小孔流入，酒精从b小孔流出
解析：拔出a处的塞子后，a孔处水和酒精的分界面将受到水向左的压强和酒精向右的压强；由于瓶内外液面相平，而水的密度大于酒精的密度，所以水的压强大于酒精的压强，故分界液面向左移，水从a孔流入。同理，水也将从b孔流入。
答案：A
规律总结：利用板书把本节知识总结归纳：
1．液体内部压强的特点是：(1)液体内部向各个方向都有压强；(2)压强随深度增加而增大；(3)在同一深度，液体向各个方向的压强相等；(4)在深度相同时，液体的密度越大，压强越大。
2．液体的压强只跟液体的深度和液体的密度有关。
3．船闸是利用连通器原理工作的。
第2节 液体的压强
1．对微小压强计研究液体压强和深度实验的改进
用较粗的铜丝(电线芯)编成长方体框架，在其外蒙上保鲜膜，输液用的塑料管吸入一小段红色水柱，插入保鲜膜中，用透明胶布将缝隙密封好。
注意：塑料管尽量长一些，以防止水流出。水柱要靠近塑料管一端，并将该端插入保鲜膜中，要使水柱露在保鲜膜外。
使用：将保鲜膜浸入水中，发现水柱向另一端移动，说明液体内部有压强存在。浸入得越深，水柱移动得越远。说明越深处，压强越大。也可以浸入不同密度的液体中。
2．自制泉水模型
在硬纸板上画出山地和平原，在山地处挖一洞。在塑料瓶底开一小孔插入细管，另一端开口，置于平原处。塑料瓶中倒满水，在细管上夹上夹子。使用时，松开夹子，在液体压强的作用下，水从平原处的开口喷出，形成喷泉。通过改变塑料瓶的高度可以改变喷出水柱的高度。
本节设计的实验都较简单，主要是通过教师演示实验的方式进行，学生参与观察现象归纳结论的过程。整个设计中通过安排简单现象发现液体压强的特点，然后利用控制变量的方法，使用压强计进行定性分析，让学生经历科学探究的过程：提出问题——进行猜想——实验探究——收集和处理数据——得出结论，使学生知道研究问题的方法和程序。在设计实验表格时又渗透了“控制变量法”，提高了学生的科学探究能力和解决问题的能力。
连通器的教学也经历了从实例抽象出物理模型，再应用于实例的过程。
本课重点是让学生通过实验，研究液体内部压强的规律，关键是要学生做好实验。课内老师讲解实验步骤、实验注意事项和要研究的问题非常必要。实验中指导学生正确实验、进行观察，如实记录数据，对正确得出结论，非常重要，这是实验成败的关键之所在，也是指导学生学好物理的重要方法。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。
帕斯卡原理
在日常生活中，我们经常看到，没有灌水的水龙带是扁的。水龙带接到自来水龙头上，灌进水，就变成圆柱形了。如果水龙带上有几个孔，就会有水从小孔里喷出来，喷射的方向是向四面八方的。水是往前流的，为什么能把水龙带撑圆？
早在几百年前，帕斯卡就注意到这类现象。通过观察，帕斯卡设计了“帕斯卡球”实验，帕斯卡球是一个壁上有许多小孔的空心球，球上连接一个圆筒，筒里有可以移动的活塞。把水灌进球和筒里，向里压活塞，水便从各个小孔里喷射出来了，成了一支“多孔水枪”。
帕斯卡球的实验证明，液体能够把它所受到的压强向各个方向传递。通过观察发现每个孔喷出去水的距离差不多，这说明，每个孔所受到的压强都相同。
还有一个最著名的实验：他用一个木酒桶，顶端开一个小口，小口上接一根很长的铁管子，接口密封。实验的时候，酒桶先盛满水，再慢慢往铁管子里倒上几杯水，当管子中的水柱高达到几米的时候，只见木酒桶突然破裂，水流满地。
帕斯卡总结了这些实验，于1654年写成一篇论文《论液体的平衡》，提出了著名的帕斯卡定律：
认真的观察使帕斯卡发现了液体传递压强的基本规律，这就是著名的帕斯卡定律：流体(气体或液体)力学中，封闭容器中的静止流体的某一部分发生的压强变化，将毫无损失地传递至流体的各个部分和容器壁。帕斯卡首先阐述了此定律。根据帕斯卡原理，在水力系统中的一个活塞上施加一定的压强，必将在另一个活塞上产生相同的压强增量。如果第二个活塞的面积是第一个活塞的面积的10倍，那么作用于第二个活塞上的力将增大为第一个活塞的10倍，而两个活塞上的压强仍然相等。水压机就是帕斯卡原理的实例。所有的液压机械都是根据帕斯卡定律设计的，所以帕斯卡被称为“液压机之父”。
遗憾的是，1655年，帕斯卡进入与世隔绝的神学中心——巴黎附近的披特垒阿尔。1662年，忧郁而深思的帕斯卡与世长辞，年仅39岁。因他率先提出了描述液体压强性质的“帕斯卡定律”，国际单位制规定压强的单位“牛顿/米2”为“帕斯卡”。即1帕斯卡＝1牛顿/米2。
帕斯卡不仅在力学中取得了很大成就，在数学、哲学上也都取得了一定的成就。我就把帕斯卡哲学名著《思想录》里一句名言，“人只不过是一根芦苇，是自然界最脆弱的东西，但他是一根有思想的芦苇”送给同学们吧，愿同学们学业有成！
让中国人自豪的潜水器——蛟龙号
人要想下潜得更深，看到海底的世界，就必须借助专业潜水设备。为推动中国深海运载技术发展，为中国大洋国际海底资源调查和科学研究提供重要高技术装备，同时为中国深海勘探、海底作业研发共性技术，中国科技部于2002年将“蛟龙”号深海载人潜水器研制列为国家高技术研究发展计划(863计划)重大专项，启动“蛟龙号”载人深潜器的自行设计、自主集成研制工作。“蛟龙号”载人潜水器设计最大下潜深度为7 000米，工作范围可覆盖全球海洋区域的99.8%。
从2009年8月开始，“蛟龙号”载人深潜器先后组织开展1 000米级和3 000米级海试工作。2010年5月31日～7月18日，“蛟龙号”载人潜水器在中国南海3 000米级海上试验中取得巨大成功，共完成17次下潜，其中7次穿越2 000米深度，4次突破3 000米，最大下潜深度达到3 759米，超过全球海洋平均深度3 682米，并创造水下和海底作业9小时零3分的记录，验证了“蛟龙号”载人潜水器在3 000米级水深的各项性能和功能指标。
“蛟龙号”载人潜水器3 000米级海试取得成功，标志着我国继美、法、俄、日之后，成为世界上第五个掌握3 500米以上大深度载人深潜技术的国家。
2011年7月30日，“蛟龙”号进行5 000米级海试的第四次下潜。凌晨4时26分，“蛟龙”号载人潜水器第四次“入水”。7时29分，“蛟龙”号在深度为5 182米的位置坐底，成功安放了中国大洋协会的标志和一个木雕的中国龙。在完成了采样等科考作业后，潜水器上浮并于13时02分回到“向阳红09”母船甲板，全程历时8小时57分。在这次下潜试验中，它还完成了海水、海底生物的提取以及锰结核的采样。在“蛟龙”号带回的记录资料里，5 000米深的大洋海底的锰结核画面首度曝光。这些锰结核覆盖在海底表面，含有锰、铜、钴、镍等30多种元素，100万年时间才能形成几毫米的大小。
2012年6月30日，在西太平洋马里亚纳海沟试验区，世界同类潜水器中具有最大下潜深度的我国“蛟龙号”载人潜水器进行了7 000米级海上试验的最后一次下潜，最大下潜深度7 035米。本潜次主要任务是根据现场验收情况查漏补缺，在离底3～5米高度上进行近底航行，进行沉积物和矿物取样，同时在坐底时布放诱饵，尝试进行生物取样，在条件允许的情况下开展测深测扫作业。本次下潜，“蛟龙号”完全按照指挥部制定的计划，顺利下潜到预定作业深度和地点，随即开展了近底航行，尝试获取矿物样本、沉积物样品、保压水样、生物捕获等作业，全部完成了7 000米级海试的200多项考核任务。
“蛟龙号”成功突破7 000米深度，证明它可以在全球99.8%的海底实现较长时间的海底航行、海底照相和摄像、沉积物和矿物取样、生物和微生物取样、标志物布放、海底地形地貌测量等作业，这是我国深海技术的一项重大突破。