物理觀念:通過實驗探究液體壓強的特點;運用液體內(nèi)部壓強公式進行簡單計算;了解連通器的原理及其在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。
科學(xué)思維:類比于固體壓強,了解液體壓強的產(chǎn)生原因;通過觀察,知道液體對容器底和容器壁都有壓強;經(jīng)歷用“假想液柱”模型推導(dǎo)出液體壓強公式的過程,培養(yǎng)抽象思維能力,初步了解假想模型法的研究思路,知道它是物理學(xué)的研究方法之一。
科學(xué)探究:通過實驗探究,知道液體內(nèi)部壓強規(guī)律,會使用壓強計;體會物理實驗是研究問題的重要方法,培養(yǎng)由實驗數(shù)據(jù)分析概括物理規(guī)律的思維能力。
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任:通過帕斯卡裂桶實驗,培養(yǎng)熱愛科學(xué)的情感;知道船閘利用了連通器原理,體會科學(xué)、技術(shù)、社會的緊密聯(lián)系。
教學(xué)重難點
教學(xué)重點:液體內(nèi)部壓強規(guī)律,運用液體內(nèi)部壓強公式解決有關(guān)問題。
教學(xué)難點:引導(dǎo)學(xué)生建立物理模型,推導(dǎo)液體壓強公式;利用實驗定性探究液體內(nèi)部壓強與密度、深度的關(guān)系。
教學(xué)準備
教師準備:砝碼、海綿、側(cè)壁和底部蒙有橡皮膜的塑料管兩只、一次性手套、玻璃水槽、連通器、水。
學(xué)生準備:水(帶顏色)、燒杯、U形管壓強計、不同密度的液體(水、濃鹽水、酒精等)、連通器。
教學(xué)過程
板書設(shè)計
第2節(jié) 液體的壓強
液體壓強產(chǎn)生的原因:液體受重力的作用特點液體內(nèi)部向各個方向都有壓強壓強隨深度的增加而增加同一深度向各個方向的壓強相等計算公式:p=ρg?應(yīng)用:連通器、船閘
作業(yè)設(shè)計
設(shè)計一個簡單的實驗,驗證液體壓強與深度有關(guān)。請畫出實驗裝置示意圖并簡述實驗步驟。
教學(xué)反思
在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)液體壓強的教學(xué)過程中,始終關(guān)注學(xué)生生活,引導(dǎo)學(xué)生從分析日常生產(chǎn)、生活中的事例入手,聯(lián)系以前學(xué)習(xí)的知識進行類比分析,同時注重探究方法的滲透和傳授。體現(xiàn)了“從生活走向物理,從物理走向社會”的基本理念,讓學(xué)生感受到物理知識是有用的、有趣的。充分了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,從學(xué)生的興趣和已有的感知水平出發(fā),設(shè)計合理的教學(xué)環(huán)節(jié),突出重點,突破難點,突出因材施教,加強自身素質(zhì)的提高。如讓學(xué)生自己設(shè)計探究液體壓強特點的實驗,教師適當(dāng)引導(dǎo),學(xué)生小組實驗探究,分析、討論得出結(jié)論,然后進行交流。在推導(dǎo)液體壓強的計算公式的過程中,為了降低難度,教師以提綱的形式引導(dǎo)學(xué)生分析、推導(dǎo),這樣既使學(xué)生熟悉了前后知識的聯(lián)系,又加深了對新知識的理解。
教學(xué)環(huán)節(jié)
設(shè)計意圖
一、創(chuàng)設(shè)情境 導(dǎo)入新課
情境1:1648年一名叫帕斯卡的科學(xué)家曾經(jīng)做過一個有名的實驗,同學(xué)知道是什么實驗嗎?今天讓我們重溫帕斯卡裂桶實驗,感受物理的美妙。
情境2:同學(xué)們見過活帶魚嗎?我們在市場上買到的帶魚都是冷凍的,我們再來看一段短片,看一下活的帶魚是什么樣的?
帕斯卡裂桶實驗中為什么細細水管中的水會將木桶撐破?市場上為什么幾乎見不到活的帶魚?通過今天的學(xué)習(xí),你會找到答案。
通過重溫帕斯卡裂桶實驗激發(fā)學(xué)生熱愛科學(xué)的情感
通過市場上的帶魚和活帶魚視頻,初步了解液體壓強,激發(fā)學(xué)習(xí)欲望
二、新課講解 探究新知
探究點一 液體壓強的特點
演示實驗1:把砝碼放在海綿上,海綿發(fā)生形變,是因為砝碼對海綿有壓力,壓力會產(chǎn)生壓強,固體可以產(chǎn)生壓強,那么液體能不能產(chǎn)生壓強。我們通過實驗說明。
演示實驗2:在一個兩端開口的玻璃管底端扎好橡皮膜,逐漸加紅色墨水觀察現(xiàn)象。
學(xué)生1:沒加水時,橡皮膜是平的;當(dāng)紅色墨水倒入后,底部橡皮膜向下凸出。
結(jié)論:液體對容器底有壓強。
通過演示實驗,探究液體對容器底和容器壁的壓強
演示實驗3:在側(cè)壁有開口的玻璃管上扎好橡皮膜,逐漸加水觀察現(xiàn)象。
學(xué)生2:沒加水時,橡皮膜是平的;當(dāng)紅色墨水倒入后,側(cè)壁的出水口處的橡皮膜向外凸出。
結(jié)論:液體對容器的側(cè)壁有壓強。
實驗結(jié)論(課件展示):
(1)由于液體受到重力的作用,液體對容器底有壓強。
(2)由于液體具有流動性,液體對容器側(cè)壁也有壓強。
教師:液體對容器底和容器壁都有壓強,那么液體內(nèi)部有沒有壓強?
學(xué)生活動:學(xué)生上臺演示,用一次性手套感受液體壓強,將手帶上一次性手套插入水中,感受塑料手套給手的力,再將手的各面展示給全體同學(xué)。說出實驗現(xiàn)象和手的感覺。
學(xué)生:一次性手套貼緊手指,且與手指和手掌的各面都貼緊,說明液體的內(nèi)部有壓強,而且液體內(nèi)部向各個方向都有壓強。
探究液體內(nèi)部壓強的特點
過渡:液體的內(nèi)部有壓強,那么液體內(nèi)部壓強的大小與哪些因素有關(guān)?通過剛才的體驗,請你猜想一下與哪些因素有關(guān)。并且說明猜想的理由。
學(xué)生1:方向,將一氣球裝滿水,氣球向周圍鼓起。
學(xué)生2:深度,潛水員在不同的深度需要穿不同的潛水服。
教師強調(diào)深度的意義:深度是指該點到液面的垂直距離。
學(xué)生3:液體的密度,在同一深度時,液體的密度不同,液體的壓強可能不同。
教師:我們利用U形管壓強計來研究液體內(nèi)部壓強的特點。介紹U形管壓強計(課件展示)。
1.壓強計的構(gòu)造、原理、使用方法
(1)作用:測量液體內(nèi)部的壓強。
(2)構(gòu)造:一側(cè)裝有橡皮膜的金屬盒(即探頭)、橡皮管、U形玻璃管(內(nèi)裝紅色液體)、刻度板、底座。
(3)測量原理:當(dāng)金屬盒上的橡皮膜受到壓強時,U形管兩端的液面出現(xiàn)高度差。壓強越大,U形管兩邊液面的高度差越大。
教師講解U形管壓強計的使用方法,引導(dǎo)學(xué)生思考U形管壓強計是通過什么來展示液體也存在壓強的?
向U形管中加入適量的紅色液體,提醒學(xué)生注意觀察U形管中兩邊液柱的高度變化。學(xué)生發(fā)現(xiàn):當(dāng)把帶有橡皮膜的金屬盒放入待測液體中時,U形管中兩邊液柱的高度不相平,出現(xiàn)了高度差。
學(xué)生上臺親自參與活動,取材來源于生活,實驗現(xiàn)象直觀,從生活走向物理
介紹壓強計的構(gòu)造和使用方法,為探究液體壓強做準備
學(xué)生觀察,回答:通過U形管中兩邊紅色液柱的高度變化來反映橡皮膜所受壓強的變化,高度差越大,橡皮膜受到的壓強越大,說明待測液體的壓強越大。
2.科學(xué)研究方法
師生共同歸納總結(jié):用到了控制變量法、轉(zhuǎn)換法。
①控制變量法:液體內(nèi)部的壓強與多個因素有關(guān),每次只能研究與一種因素的關(guān)系。
②轉(zhuǎn)換法:將U形管壓強計的探頭放入液體中,根據(jù)U形管兩管液面的高度差判斷液體壓強大小。
3.請以小組為單位,設(shè)計實驗探究液體壓強的大小與方向、深度和液體密度的關(guān)系。
小組討論后進行展示交流,其他小組進行補充。教師課件展示實驗步驟。
(1)按壓橡皮膜觀察液柱是否發(fā)生變化,檢查壓強計的氣密性;若實驗前液面高度不同,需要拆下軟管重新安裝。
(2)把探頭放入盛水的容器中,觀察液柱變化。保持探頭在水中的深度不變,改變探頭的方向,探究壓強大小與方向的關(guān)系。
現(xiàn)象:觀察到U形管兩側(cè)液面高度差 不變 。
結(jié)論:同種液體內(nèi)部同一深度,向各個方向的壓強都相等。
(3)增大探頭在水中的深度,探究液體壓強與深度的關(guān)系。
現(xiàn)象:觀察到U形管兩側(cè)液面高度差 變大 。
結(jié)論:同種液體內(nèi)部,深度越深,壓強越大。
(4)換用鹽水,保持探頭在水和鹽水中的深度相同,探究液體壓強大小與液體密度的關(guān)系。
現(xiàn)象:觀察U形管兩側(cè)液面高度差,在 鹽水 (選填“鹽水”或“水”)中的高度差大。
結(jié)論:深度相同時,液體密度越大,壓強越大。
實驗完成后,小組展示實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)論,教師課件展示液體壓強的特點。
4.實驗結(jié)論:液體壓強的特點
(1)液體內(nèi)部向各個方向都有壓強。
(2)在同一液體內(nèi)的同一深度,各個方向的液體壓強大小相等。
(3)同種液體內(nèi)部的壓強隨深度的增加而增大。
(4)在相同深度時,液體密度越大,液體壓強越大。
討論以下問題:
(1)潛水員在不同深度為什么要穿不同的潛水服?
答:液體的壓強隨深度的增加而增大。潛入水中越深,壓強越大,所以要穿不同的潛水服。
(2)攔河壩截面為什么設(shè)計成上窄下寬的梯形?
答:因為同種液體中,液體壓強隨深度增大而增大,因此在水下深度越大,水對壩體的液體壓強越大,深度大的地方需要修寬些以增加抗壓能力。
(3)為什么深海魚類被捕撈上岸后會死亡?
答:帶魚等深海魚類長期生活在深海當(dāng)中,內(nèi)臟器官適應(yīng)了深海中巨大的壓強。一旦離開海洋,由于外界壓強的忽然降低,內(nèi)臟器官會爆裂而導(dǎo)致死亡。
探究點二 液體壓強的計算公式
過渡:液體的內(nèi)部存在壓強,那么液體內(nèi)部的壓強的大小如何進行計算呢?
小組設(shè)計實驗方案,學(xué)生主動參與,還學(xué)習(xí)主動權(quán)給學(xué)生
學(xué)生展示實驗現(xiàn)象并分析實驗結(jié)論,培養(yǎng)學(xué)生分析歸納能力
前后呼應(yīng),學(xué)以致用,從物理走向生活,應(yīng)用所學(xué)物理知識解釋生活中實際問題
設(shè)想在液體某處有個水平放置的平面,計算這個平面上方液柱對這個平面的壓強就可以計算該點受到的液體壓強大小。設(shè)平面在液面下的深度為h,平面的面積為S。求深度為h的平面受到的壓強多大?
學(xué)生分組推導(dǎo),完成下面式子。
(1)這個液柱的體積是多大?V= ;
(2)這個液柱的質(zhì)量是多大?m= ;
(3)這個液柱有多重?對平面的壓力是多少?
G= ;F= ;
(4)平面受到的壓強是多少?p=
答案(課件展示):(1)Sh (2)ρ液Sh (3)ρ液Shg ρ液Shg (4)ρ液gh
教師點撥:公式p=ρgh只適用于液體內(nèi)部壓強的計算,不能用于不規(guī)則固體和氣體的壓強計算,而公式p=FS是壓強的定義式,適用于一切固體、液體和氣體壓強的計算。
探究點三 連通器
教師演示實驗,請同學(xué)們觀察有什么現(xiàn)象?
甲:玻璃連通器 乙:膠管U形連通器
實驗1:選擇任一個開口端向玻璃連通器(如圖甲)中注入紅色水,然后將連通器傾斜。
實驗2:向底部用膠管連通成的U形連通器(如圖乙)的玻璃管中注入紅色水,上下左右移動側(cè)管。
學(xué)生觀察現(xiàn)象后,積極發(fā)言回答。
學(xué)生1:實驗1中,水會從下端連接的部分流到其他開口端的容器中,雖然連通器是傾斜的,但當(dāng)水不流動時,各容器中水面的高度都相同。
學(xué)生2:實驗2中,不管如何上下移動側(cè)管,當(dāng)水不流動時,U形管連通器左右兩端的液面總保持相平。
教師鼓勵學(xué)生回答,并進行總結(jié)。
歸納總結(jié):
(1)連通器的特點:當(dāng)連通器中裝有同種液體且液體不流動時,各容器中液面保持相平(與容器的粗細和形狀等無關(guān))。
(2)連通器中液面相平的條件:一是連通器中只有一種液體,二是液體不流動。(若連通器里裝有不同種液體,則液體靜止時,液面不一定相平)
小組合作學(xué)習(xí):生活中有哪些連通器的應(yīng)用,請舉例說明。
小組代表回答后課件展示。
分步推導(dǎo),降低學(xué)生學(xué)習(xí)的難度
通過演示實驗,形象直觀,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
小組合作學(xué)習(xí),體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位
三峽大壩是世界上規(guī)模最大的水利樞紐工程,集防洪、發(fā)電、航運、水資源利用等為一體,同學(xué)們知道船只是怎么通過三峽大壩的嗎?
教師播放課件:三峽船閘及輪船通過船閘的過程,幫助學(xué)生理解船閘的工作原理。學(xué)生了解船閘的工作原理和過程。
討論交流:一艘輪船由上游通過船閘駛向下游。
甲:打開上游閥門A,閘室和上游水道構(gòu)成了一個連通器。
乙:閘室水面上升到和上游水面相平后,打開上游閘門,船駛?cè)腴l室。
丙:打開下游閥門B,閘室和下游水道構(gòu)成了一個連通器。
丁:閘室水面下降到跟下游水面相平后,打開下游閘門,船駛向下游。
通過簡單介紹三峽大壩,厚植愛國情懷
通過視頻,了解船閘的工作原理
三、歸納概括 課堂小結(jié)
學(xué)生總結(jié)本節(jié)所學(xué)知識,教師課件展示。
培養(yǎng)學(xué)生歸納總結(jié)的意識和能力

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第2節(jié) 液體的壓強

版本： 人教版（2024）

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