8.2 科学探究：液体的压强 导学设计

第八章　压　强
第二节　科学探究：液体的压强
教
材
解
读
本节主要内容是探究液体压强的特点，学习液体内部压强的计算及液体压强应用的一个重要实例——连通器。虽然新课程标准对本节课的内容没有具体的要求，但由于本节内容与生产、生活联系密切，并且液体的压强特点是学习大气压强和浮力等知识的基础，是后续学习必备的知识，因此本节内容仍是初中学生必学的知识。
本节是按照“体验→探究→应用”的顺序编写的。首先通过结合生活中的问题：潜水员在不同深度的水中作业时为什么要使用不同的潜水服？水坝为什么要建造成上窄下宽？激发学生探究液体内部压强规律的强烈愿望。然后通过“迷你实验室”中实验说明液体对容器底和侧壁有压强，介绍U形管压强计，安排“探究液体内部压强”，让学生自己动手实验探究液体内部压强的特点。在定性探究的基础上，教材利用选取液柱这种建立理想模型的方法，根据压强的定义公式推导液体压强公式，加深对液体内部压强特点的理解，并通过例题加深对液体压强公式的理解和应用，使学生的思维从感性认识上升为理性认识。连通器是液体压强的典型应用
通过对茶壶、过路涵洞、锅炉水位器、船闸的认识，使学生体会到连通器在生产、生活中的广泛应用。最后，通过“信息窗”栏目介绍三峡船闸的原理和工作过程，增强学生的民族自豪感，激发学生爱科学、学科学的动机。
教
学
目
标
　
知识与技能
1.知道液体内部存在压强。
2.了解液体内部压强的特点。
　3.知道液体压强的大小跟什么因素有关。
　4.认识连通器，了解生活和生产中常见的连通器。
过程与方法
1.经历模仿帕斯卡裂桶实验的过程，体会帕斯卡裂桶实验的意义。
2.经历用U形管压强计探究液体内部压强特点的过程，提高分析实验数据、概括物理规律的创造性思维能力。
3.经历用选取“液柱”方法来推导液体内部压强公式的过程，培养学生的抽象思维能力，引导学生领会这种研究问题的方法。
情感、态度
与价值观
　通过液体压强公式的推导，让学生感受物理学逻辑推理的严密。
重
点
难
点
重点
探究液体内部压强的特点。利用实验定性探究液体内部压强与密度、深度的关系。由于八年级学生对液体压强缺乏生活经验，在操作过程中会感到茫然，为了进一步激发学生学好物理的兴趣，建议在学生做实验之前，再增加一组探究型实验，这些实验取材方便、简单易做，都是生活中常见的东西，让学生充分发挥想象去感受液体压强的存在、液体内部向各个方向都有压强。
难点
　液体内部压强特点和液体压强公式。由于学生总认为液体的压强是由于液体受重力作用产生的，往往产生一种错误的认识：液体的重力越大，产生的压强越大，对“帕斯卡裂桶实验”等一类现象感到费解，对认识液体内部压强特点和理解液体内部压强公式形成干扰。另外，用选取液柱这种“理想模型法”推导液体内部压强公式，由于学生的抽象思维能力和想象能力水平还比较低，也会形成本节教学的一个难点。。
教
学
建
议
本节课应从学生现有的知识和经验入手，引导学生通过实验认识液体内部存在压强，探究液体压强的特点，然后逐步深入，从理论上推导出液体压强的计算公式，并运用该公式分析实际问题。
学点1　认识液体的压强
观察：如图8－2－31所示。
图8－2－31
问题1：你认为液体可以产生压强吗？液体的压强可能是什么原因造成的？
[答案] 可以产生压强。液体能够有压强是因为液体有重力且具有流动性。
问题2：还有别的实验可以证明液体压强的存在吗？
[答案] 略(合理即可)。
问题3：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，对阻碍液体散开的容器__侧壁__也有压强。
学点2　科学探究：液体的压强
问题1：你认为液体压强的大小可能跟哪些因素有关？
[答案] 可能跟液体的深度和密度有关。
问题2：阅读教材P150图8－19及相关内容。讨论：
(1)怎样用U形管压强计观察液体压强的大小？
[答案] 观察U形管两管水面的高度差反映液体压强的大小。
(2)要研究液体压强的大小跟液体的深度是否有关，应保持__液体密度__不变，改变__液体深度__，比较__U形管两管水面高度差__；要研究液体压强的大小跟液体的密度是否有关，应保持__液体深度__不变，改变__液体密度__，比较__U形管两管水面高度差__。
实验：根据以上思路，设计实验。器材：压强计、烧杯、水、盐水、刻度尺。按照自己的设计分组进行实验并记录数据如下表。
序号
液体
深度/cm
橡皮膜方向
压强计水面高度差/mm
1
水
3
向上
2
5
向上
3
9
向上
4
9
向下
5
9
向侧面
6
盐水
9
向下
论证：(1)橡皮膜的方向分别向上、向下、向侧面时，橡皮膜分别受到向哪个方向的压强？
[答案] 橡皮膜向上时受到液体向下的压强，橡皮膜向下时受到液体向上的压强，橡皮膜向侧面时受到液体向侧面的压强。
(2)比较第1、2、3次的实验数据，你能得到什么结论？
[答案] 液体压强随深度的增加而增大。
(3)比较第3、4、5次的实验数据，你又能得到什么结论？
[答案] 液体内部同一深度向各个方向的压强相等。
(4)比较第5、6次的实验数据，你又能得到什么结论？
[答案] 液体内部的压强与密度有关，同一深度，密度越大，液体的压强越大。(5)结论：液体内部向__各个__方向都有压强。压强随液体深度的增加而__增大__；同种液体在同一深度向各个方向的压强大小__相等__。不同液体，在同一深度产生的压强与液体的密度有关，密度越大，液体的压强__越大__。
问题3：液体压强的大小跟容器的形状是否有关？请你设计一个实验验证你的猜想。
[答案] 与容器的形状无关。实验：将U形管压强计的金属盒放入不同形状的容器内同种液体的同一深度处，观察U形管两管水面的高度差是否相等，如果相等，说明压强与形状无关，否则有关。
推导：阅读教材P151液体压强公式的推导，回答下面的问题：
(1)图8－2－32中液柱底S受到的向下的压力等于什么？
[答案] 受到向下的压力等于液柱的重力。
图8－2－32
　　 (2)液柱底S受到的向下的压强等于什么？
[答案] 等于液柱向下的压力与受力面积的比值。
(3)你能独立写出液体压强公式的推导过程吗？
[答案] p＝＝＝＝＝ρgh。
液体压强的计算公式是p＝__ρgh__，其中ρ表示__液体的密度__，h表示__液体的深度__。
学点3　液体压强的应用——连通器
活动：制作教材P152图8－23所示的实验装置。
(1)使两边的玻璃管位置一样高，观察并记录两液面的高低关系：__相平__。
(2)使两边的玻璃管一高一低，观察并记录两液面的高低关系：__相平__。
问题：阅读教材P152，思考下列问题。
(1)U形管内水不流动时，小液片两边受到的压力是什么关系？为什么？
[答案] 小液片两边受到的压力相等，因为小液片静止不动，处于平衡状态，即两边受到的压力平衡。
(2)U形管内水不流动时，小液片两边受到的压强是什么关系？为什么？
[答案] 小液片两边受到的压强相等，因为压力和受力面积都相等。
(3)根据液体压强的计算公式，你能否证明“当U形管内水不流动时，左右两管中的液体深度相同”？
[答案] 略(详见教材P152)。
(4)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__相平__的。
应用：列举生活中连通器的例子。
[答案] 茶壶、锅炉水位计、下水道弯管、奶牛自动喂水器、船闸等。
学点4　液体压强的传递——帕斯卡原理
问题1：在透明塑料袋中灌满水，用针在袋的不同位置扎上几个孔，观察水从孔中流出的情况，用力挤压塑料袋，再观察水从孔中流出的情况，对比两次现象，你能得到什么启示？
[答案] 挤压前水从孔中流出来的情况不同；挤压时水从孔中流出来的情况相同。
问题2：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。
问题3：活塞A、B的面积如图8－2－29所示，如果在活塞A上施加10 N的力，能在活塞B上产生多大的举力？
图8－2－29
[答案] 活塞A对液体的压强：p＝＝＝1000 Pa，
液体对活塞B的压强与活塞A对液体的压强相等，
活塞B得到向上的压力：F＝pS＝1000 Pa×0.2 m2＝200 N。