第二节 液体的压强
教学目标※?
【知识与技能】?
1.了解液体内部存在压强,以及液体内部的压强方向.?
2.了解液体的压强的大小跟什么因素有关.?
3.认识液体压强的实际应用——连通器,了解生活和生产中形形色色的连通器.?
【过程与方法】
1.通过探究,了解液体压强大小跟什么因素有关;知道液体内部不同深度处压强的大小和方向.?
2.能利用液体的压强特点来解释简单现象.?
【情感、态度与价值观】
1.通过大量的生活感知和生活经验来激发学生的学习兴趣和求知欲望;通过实验探究来培养学生严谨的学习态度和掌握科学的探究方法.?
2.通过对三峡船闸的了解和认识,培养学生的民族自信心和自豪感.?
【重点难点】
重点:液体内部压强的特点.?
难点:用液体压强知识解释实际的现象.?
【教学准备】?
1.实验准备:塑料袋、铁钉、水、水槽、橡皮膜、压强计、盐水、玻璃连通器模型等.?
2.制作相关的多媒体课件.?
※教学设计※?
一、引入新课
教师演示实验.?
演示1:用一个塑料袋装满水,用一根钉子在塑料袋底部扎一小孔,水就会从底部流出.?
问题1:这个现象说明什么??
组织学生讨论.?
演示2:用钉子在袋子的四周扎出一些小孔,水就会从四周喷出.?
问题2:这个现象又说明什么??
组织学生讨论.?
教师说明:以上实验中,如果塑料袋内装的是别的液体,实验现象是一样的.?
结论:液体对容器底和容器壁都有压强.?
教师总结:液体有重力,所以对底部有压强;液体与固体不同,还具有流动性,容器壁阻挡着它流动,因此,液体对容器侧壁也有压强.?
二、新课教学
(一)探究液体内部压强的特点?
学生分组实验.?
探究1:液体内部是否存在压强?
【亲历回忆】我们在游泳池里从浅水区走向深水区,当水深逐渐没及胸部时会有什么感觉?为什么??
【实验验证】?
(1)介绍压强计:介绍时,用手指轻轻按一按侧壁(不宜重按,避免U形管中的水冒出管口),请同学们观察压强计U形管中两管液面出现的高度差,力稍大点,两管液面的高度差也增大,这表明,橡皮膜表面受到的压强越大,U形管两管液面的高度差就越大.?
问题:如何用压强计来验证液体内部是否具有压强呢??
(2)学生实验:让学生把橡皮膜放入液体中,观察压强计U形管中两管液面是否出现高度差.?
(3)结论:液体内部存在着压强.?
探究2:同一深度液体内部压强的特点?
(1)实验思路:把压强计的橡皮膜放入水中一定深度处,分别让橡皮膜朝向上、下、左、右、前、后等各个方向,观察压强计U形管中两管液面的高度差是否出现变化.?
(2)学生按以上思路完成实验.?
(3)结论:同种液体内部的同一深度处,向各个方向的压强都相等.?
探究3:液体内部的压强大小与什么因素有关?
(1)猜想:学生可能猜想出各种因素,教师将猜想写在黑板上.?
提问:这么多的猜想,怎样一个一个地来验证呢??
学生:使用以前用过的控制变量法来探究.?
(2)实验思路:先把压强计的橡皮膜朝着同一方向,放入水中的不同深度,比较压强的大小;再把压强计的橡皮膜分别放入水和盐水中的同一深度,比较压强的大小.?
(3)学生按思路进行实验.?
实验前教师提示:这么多步骤,在实验前应该设计一些科学的表格来记录实验数据.?
先让学生自行设计,投影设计合理的表格,表扬做得好的学生,并展示事先准备好的表格给不会设计的学生参考.?
教师指出:为了节省时间,一部分同学用水做,另一部分同学用盐水做.?
学生分组讨论并实验.?
实验中,教师注意指导、检查,着重检查橡皮膜朝向、记录数据和U形管两管液面的高度差,以免得出错误的结论.?
实验完毕,请同学们对实验所记录的数据进行分析,讨论液体内部压强有什么规律.?
分别请用水和盐水做实验的一组同学展示自己的实验记录,并归纳自己从实验中得出的液体内部的压强规律.?
教师表扬认真做实验的同学,然后把刚才讨论所得的结论简述一遍,再分别把各点结论进行板书.?
(4)结论:在同种液体内部,深度增大,液体的压强也增大;在深度相同时,液体密度越大,压强也越大.
让学生填写教材中的实验结论.?
(二)液体压强的大小?
教师:从实验探究知道,液体的压强与液体的深度、密度有关,与方向无关.那么,液体在某一深度的压强有多大呢?请同学们阅读课本,采用物理模型的方法推导液体压强大小的计算公式.?
1.教师引导学生分析模型的建立思路?
如右图所示,在容器中装有密度为ρ的液体,要计算液体中深度为h处的压强p,可在液体中取一个底面积为S、高为h的圆柱形液体柱作为研究对象,计算这个液体柱对底面产生的压强大小,由于在同一深度处,液体向各个方向的压强都相等,我们只要计算出液体柱向下的压强,也就知道了液体在这一深度向各个方向的压强的大小.
2.说明公式的推导步骤?
(1)推导液柱的体积:V=Sh;?
(2)推导液柱的质量:m=ρV=ρSh;?
(3)推导液柱对平面的压力:F=G=mg=ρgSh;?
(4)推导液柱对平面的压强:p===ρgh.
3.说明对液体内部压强的计算公式p=ρgh的理解?
(1)公式的含义:液体的压强大小与液体的密度和深度成正比.在同种液体中,深度越大的地方,压强越大;在同一深度处,密度越大的液体产生的压强越大?.?
(2)公式中各物理量的单位:g=9.8N/kg,h的单位是m.ρ的单位是kg/m3,压强p的单位是Pa. ?
(3)公式的适用范围:适用于各种密度均匀的液体内部压强大小的计算.?
4.讲解典型例题?
用多媒体展示例题.?
[例]如图所示,水平桌面的正中央放着一个圆形鱼缸,重为30N,其底面积为
1 200cm2.鱼缸内装有0.2m深的水,水的质量是27kg.请计算:(g取10N/kg)
?
(1)鱼缸内所装水的重力;?
(2)鱼缸底部受到的水的压强;?
(3)鱼缸对桌面产生的压强.?
[思路分析](1)因为鱼缸内所装水的质量已知,所以其重力可直接由公式G=mg计算出;(2)鱼缸中水的深度、水的密度已知,鱼缸底部受到的水的压强可直接由液体压强公式p=ρgh计算出;(3)鱼缸对桌面产生的压力等于鱼缸和水的重力之和,受力面积等于鱼缸的底面积,所以鱼缸对桌面的压强可用固体压强公式计算出.?
[答案]?
(1)鱼缸内所装水的重力G=mg=27kg×10N/kg=270N.?
(2)鱼缸底部受到的水的压强p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa.?
(3)鱼缸对桌面的压力F=270N+30N=300N,?
桌面的受力面积S=1 200cm2 =0.12m2,?
鱼缸对桌面的产生的压强p===2.5×103Pa.?
[总结]液体对容器底部的压强只与液体的密度和深度有关,要求出液体对容器底部的压强,先要弄清液体的密度和深度,根据液体压强公式p=ρgh可直接计算出压强;容器对支持面的压强要按固体的压强计算,基本步骤是:先求出容器对支持面的压力,找到受力面积,再根据固体压强公式p=计算出压强.
(三)连通器?
1.连通器的定义?
展示图片,提问:这些装置形状、大小不同,结构上有什么相同之处??
引导学生回答出:上端开口、下端连通的容器叫做连通器.?
2.连通器的特点?
设问:连通器内盛有液体时,各容器中的水面会出现什么情况??
演示:从连通器的一个容器口注入水,提示学生注意观察连通器的各容器中水面的高低关系.?
结论:连通器里装的是相同的液体,当液体不流动时,连通器各部分中的液面高度总是相同的.?
3.连通器的应用?
船闸、水壶……?
三、课堂小结?
1.请同学们回忆一下,这一节课你们有哪些收获?哪些知识给你留下了深刻的印象?还有哪些不明白的地方??
2.紧扣本节课的主题,利用多媒体课件展示两个问题,让学生在解决问题中巩固所学知识.?
※板书设计※?
一、液体压强的特点?
二、液体压强的大小
1.计算公式:p=ρgh
2.单位说明:g=9.8N/kg,h:m,ρ:kg/m3,p:Pa.?
三、连通器?
1.定义?
2.原理?
3.应用