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第二節 科學探究:液體的壓強
設計說明 利用已有的固體壓強的概念，引導學生設計出證明液體壓強存在的方法，包括用橡皮膜的形變代表液體壓強的存在，用形變的程度代表液體壓強的大小等問題。通過對各種方案的歸納總結，使學生認識體會到液體內部存在壓強及液體內部壓強的方向特點，然后去探究同一深度液體各個方向的壓強特點及液體壓強與液體密度的關系。在整個探究過程中更強調對學生的啟發和引導，使學生在整個探究過程中處于主動，發揮主體地位，同時也在知識的獲得過程中充滿成就感。 教學目標 【知識與技能】 1.認識液體壓強與液體深度和密度的關系，能準確陳述液體壓強的特點，能用液體壓強的特點來解釋簡單生產、生活中的問題。 2.能熟練寫出液體壓強公式，并能進行簡單計算。 3.能說出連通器的特點，并能舉出一些常見連通器的實例。 【過程與方法】 1.經歷探究液體壓強特點的實驗過程，感受液體的壓強。 2.通過探究液體壓強特點的實驗過程，熟悉使用轉換法、控制變量法研究問題。 【情感、態度和價值觀】 1.在觀察實驗的過程中，培養學生實事求是、尊重自然規律的科學態度。 2.通過學生主動探究，讓學生體會到科學探究的樂趣和認識規律的快樂，培養學生的動手能力和創新意識。 3.密切聯系實際，提高科學技術應用于日常生活和社會的意識。 重點難點 教學重點 1.用U形管壓強計探究液體內部壓強規律； 2.連通器原理及運用。 教學難點 1.利用“理想液柱法”推導液體內部壓強公式； 2.船閘的工作原理。 教學方法 轉換法：利用U形管壓強計，讓學生知道液體壓強的大小可以通過U形管左右兩側液面出現高度差來體現。 控制變量法：在探究液體壓強與哪些因素有關時，可以分別控制多個因素，只改變其中一個因素來進行，從而得出結論。 教具、學具 液體壓強的演示裝置、水槽、U形管壓強計、連通器、水等。 授課時數 2課時 第一課時 液體的壓強 教學過程 回顧思考 1.壓力的作用效果不僅跟壓力的__________有關，還跟壓力的__________有關；在探究壓力的作用效果跟壓力大小的關系時，要保持__________不變，只改變__________，觀察泡沫塑料形變的大小如何變化；探究壓力的作用效果跟受力面積的關系時，要保持_________不變，改變_________，觀察泡沫塑料形變的大小如何變化，這種研究問題的方法叫_________。 2.物理學中，把物體所受________與__________的比叫做壓強。 3.壓強公式及其變形公式：_____，_______，______。 4.壓強的國際單位：_______，簡稱_____，符號：_____；。 5.增大壓強的方法是增大________或減小________；反之，可以用減小________或增大________的方法來減小壓強。 導入新課 1.多媒體導入 播放潛水錄像，引導學生注意，潛水員穿著笨重、奇特的潛水服。 提問：（1）潛水時都要穿這樣的衣服嗎？ （2）為什么只有潛到深海時才需要穿這種特殊的服裝？[] 學生討論: (1)潛水時不一定都穿潛水服。只有比較深的地方才需要穿，而且到不同深度的海域要穿的潛水服不同。 (2)穿潛水服是為了保護潛水員，海水會對人體施加壓力，越深的地方壓力（壓強）越大。 問題引入：為什么水壩上窄下寬？為什么潛水需要不同的裝備？還有海洋館的潛水員，被壓扁的深海帶魚，看起來非常厚重的潛水艇，是不是在水里面存在一雙無形的大手對這些東西施加壓力作用呢？是不是就可以說明液體內部存在壓強呢？ 2.情景導入 體驗活動：（1）把一個塑料袋注入水，用手托其底面，你的感覺是什么？用手輕推它的側面，你感覺到什么？多次改變手推側面的位置，感覺有什么不同？ 上述體驗表明液體由于受重力作用，對容器底部有壓強；液體由于具有流動性對阻礙液體流散開的側壁也有壓強。 （2）將礦泉水瓶的底部用剪刀去掉，在瓶口處蒙上橡皮膜并綁扎，將瓶口慢慢插入水中，你看到了什么？ 結合體驗活動（1），說明液體內部向各個方向都有壓強。 講授新課 一、液體的壓強 1.液體是否能產生壓強？ 演示（1）：探究液體對容器底部的壓強（如圖甲）。 現象：底部的橡皮膜向下凸起。 這一現象說明什么？ 液體對容器側壁是否有壓強？怎樣研究液體對容器側壁的壓強？ 演示（2）：探究液體對容器側壁的壓強（如圖乙）。 現象：側壁的橡皮膜凸起。 這一現象說明什么？ 提問：液體為什么會對容器底部和側壁都有壓強？ 液體由于受重力的作用對容器底部有壓強；液體沒有固定的形狀，具有流動性，因此對阻礙它流散開的容器壁也有壓強。 2.閱讀教材第149頁“迷你實驗室”，仔細觀察加水后的圖8－18（b）的橡皮膜變化，可得結論：液體壓強與液體深度有關，深度越深，壓強越大。 3.專門測量液體內部壓強的儀器：U形管壓強計。 觀察如圖所示U形管壓強計的原理: 無力作用在橡皮膜上時，U形管兩液面高度差為0；對橡皮膜的壓強越大，U形管兩液面高度差越大。當把壓強計探頭放入液體中時,U形管左右兩側液面出現高度差,說明液體對浸入其中的物體有壓強。 二、實驗探究：液體的壓強與哪些因素有關 1.活動：認識壓強計 （1）教師示范：展示U形管壓強計，用手指輕輕按一按橡皮膜(不宜重按，避免U形管中的水冒出管口)，請同學們觀察壓強計U形管中兩管液面出現的高度差，力稍大點，兩管液面的高度差也增大，表明：U形管兩管液面的高度差越大，橡皮膜表面受到的壓強也越大。 （2）學生仔細觀察教師的演示，練習使用液體壓強計，認識液體內部有壓強。 2.猜想與假設 請大家猜想一下，影響液體內部壓強大小的因素有哪些？ 學生猜想：深度、密度、方向、容器形狀、液體多少等等。 3.設計實驗，準備器材 教師提問：這么多因素，在實驗中應注意什么？如何設計實驗步驟？需要哪些器材？ （準備的兩種液體是水和鹽水）學生討論實驗方案。 4.進行實驗，收集證據 學生完成以下實驗，教師對有困難的小組進行指導。 (1) 比較圖A、B，底面積不同、深度相同的水的壓強。 可得結論： 底面積不同、深度相同的水的壓強相同。 (2) 比較圖B、G，容器形狀不同、深度相同的水的壓強。 可得結論： 容器形狀不同、深度相同的水的壓強相同。 (3) 比較圖C、D，密度相同，但深度不同的液體的壓強。 可得結論： 密度相同、深度不同的液體的壓強不同，深度越深，壓強越大。 (4) 比較圖E、F，深度相同、密度不同的液體的壓強。 可得結論： 深度相同、密度不同的液體的壓強不同，密度越大，壓強越大。 (5) 比較圖G、H、I，同一深度、液體中不同方向的壓強。 可得結論：同一深度、液體中不同方向的壓強相同。 5.實驗結論 學生歸納液體壓強特點： ①液體內部向各個方向都有壓強，同種液體在同一深度的各處、各個方向的壓強大小相等； ②同種液體(密度相同),深度越大，液體的壓強越大； ③不同的液體，產生的壓強大小與液體的密度有關，在同一深度，密度越大，液體的壓強越大。 6.分析與論證（理論推導） （1）師生共同進行如下推導 液柱體積： 液柱質量： 液柱重力： 液柱對它底面的壓力： 液柱對它底面的壓強： 結論：液體壓強的計算公式：。 （2）學生討論：用液體壓強的計算公式解釋液體內部壓強的特點。 引導學生用公式來解釋上面探究實驗總結出來的液體內部壓強的規律。結合公式說明液體內部壓強與所取的底面積大小沒有關系。 （3）閱讀教材第151頁信息窗，播放帕斯卡實驗錄像，引導學生分析原因。 說明：帕斯卡實驗中，只用了很少一部分水，結果桶卻裂開，說明桶裂開不是因為水的質量和體積，其裂開的原因是液體高度很高，產生了較大的壓強。這一實驗表明液體的壓強與液體的深度有關（而與液體的多少無關）。 課堂小結 1.液體內部壓強的特點 液體對容器底和側壁都有壓強，液體內部向各個方向都有壓強。 2.液體內部壓強的規律： 液體的壓強隨深度的增加而增大，在同一深度，液體向各個方向的壓強相等；不同液體的壓強還跟它的密度有關系。 3.實驗方法：轉換法和控制變量法。 4.液體壓強的計算公式：。 當堂達標 1.如圖所示，一個空的塑料藥瓶，瓶口扎上橡皮膜，豎直浸入水中，第一次瓶口朝上，第二次瓶口朝下，兩次藥瓶在水里的位置相同，哪一次橡皮膜向瓶內凹陷得更多( ) A.第一次 B.第二次 C.兩次凹陷得一樣 D.橡皮膜不會向瓶內凹陷 答案：B 2.如圖所示，容器中裝了一些水，A、B、C三點的壓強關系為（ ） A. B. C. D. 答案：B 3.如圖所示，在水平面上放置一盛水的容器，容器內水面到容器底部的距離為0.15 m，A、B、C為容器中的三點，已知A、B兩點位于同一水平高度，A點距容器底部的豎直距離為0.1 m，則A點受到水的壓強為__________Pa，B點受到水的壓強________（選填“大于”“等于”或“小于”）C點受到水的壓強。將容器移到斜面上后，A、B、C三點受到水的壓強最小的是_______點（假設A、B、C仍處于水面下）。 答案：490 小于 A 4.小明用如圖甲所示的裝置，探究影響液體內部壓強的因素。 (1)在圖乙中，將橡皮膜先后放在a、b位置處可知，同種液體______，越大，壓強越大，支持該結論的實驗現象是：______________。 (2)為了探究密度對液體內部壓強的影響，還需將橡皮膜放在圖丙中的_________(選填“c”或“d”)位置處。 答案：(1)深度 橡皮膜所處深度越深，U形管兩側液面高度差越大 (2)c 板書設計 一、探究液體內部的壓強 1.液體內部向各個方向都有壓強，同種液體在同一深度的各處、各個方向的壓強大小相等，隨液體深度的增加，壓強隨之增大； 2.不同的液體，產生的壓強大小與液體的密度有關，在同一深度，密度越大，液體的壓強越大。 二、影響液體壓強大小的因素有液體的深度和液體的密度。 三、液體壓強的計算公式：。 推導過程：。 第二課時 連通器及應用 教學過程 回顧思考 1.U形管壓強計 （1）構造：U形管壓強計是由探頭（空金屬盒蒙上橡皮膜構成）、U形玻璃管（內裝有液體）組成，如圖所示。 （2）作用：測量液體內部壓強的儀器。 （3）工作原理：當橡皮膜不受壓強時，U形管中兩邊的液面保持_______，當橡皮膜受到液體的壓強時，U形管中兩邊的液面會出現高度差，高度差越大，說明橡皮膜受到的液體壓強越_______。 2.液體內部壓強的特點 (1)液體對容器底部有壓強，原因是液體受到________的作用；液體對容器側壁有壓強，原因是液體具有__________。 (2)液體內部向__________都有壓強，在同一深度的各處、向各個方向的壓強都________。 (3)液體壓強隨________的增加而________。 (4)液體壓強還與液體________有關，液體的密度越大，壓強________。 3.液體壓強計算公式：＝________，是指從液面到液體內部所研究點的垂直距離。 導入新課 情景導入：三峽大壩。 引出問題：長江三峽大壩是舉世矚目的工程，修建后上游水位和下游水位的落差達100多米，三峽大壩攔腰截斷了長江，為什么下游的船只還能駛到上游？它們是怎樣“翻越”大壩的？ 教師引導設問： （1）水位高度可以調節嗎？ （2）水庫大壩采用什么方法調節水位？ （3）有沒有同學知道其中采用了什么原理？ （大壩旁都要修建船閘，利用連通器原理，船閘可以調節上下游的水位落差，實現通航。） 講授新課 一、連通器及特點 1.什么是“連通器”？ 觀察：課件展示下面三幅圖片。 茶壺 過路涵洞 鍋爐水位計 討論：這些容器在結構上有哪些共同點？ 學生小組交流，舉手回答。 教師要引導學生觀察，分析，最后得出結論：連通器——上端開口，底部互相連通的容器。 2.探究連通器的特點。 把兩支玻璃管用軟膠管相連，一支玻璃管固定在鐵架臺上，調節玻璃管等高，向管中注入紅墨水。讓學生觀察并描述兩管內水面的關系。 問：如果舉高或降低一邊玻璃管，水面會變化嗎？怎樣變？為什么？ 緩慢調節一邊玻璃管，使兩邊玻璃管明顯不等高。要求學生觀察、描述現象，進行總結。 針對學生的描述，教師做出相應解釋和總結：如果連通器中只裝一種液體，則液體靜止時連通器的各容器中液面總相平。 3. 三峽大壩攔腰截斷了長江，為什么下游的船只還能駛到上游？它們是怎樣“翻越”大壩的？ （1）首先講述船閘是一個巨大的連通器，根據連通器的特點，船只在修筑了大壩的江河中航行，必須修建船閘。 （2）講述船閘的簡單結構和船通過船閘的過程。 （3）找一名學生（敘述，教師）操作課件，展示船從上游到下游的過程。 參照下圖：船從上游駛來，關閉下游閘門和閘門下的閥門B，打開上游閘門下的閥門A，使上游和閘室形成一個連通器。當水停止流動時，上游和閘室中的水面相平。打開上游閘門，船從上游駛入閘室。然后關閉上游閘門和閘門下的閥門A，打開下游閘門下的閥門B，使閘室和下游形成一個連通器。當水停止流動時，閘室和下游的水面相平。打開下游閘門，船從閘室駛向下游。 4.討論：生活中還有哪些地方用到連通器原理？ 學生討論舉例。 課件展示連通器在實際生活中的應用： 茶壺、灑水壺； 過路涵洞； 鍋爐水位計； 水平儀； （5）船閘。 二、液壓技術 1.帕斯卡定律 開啟和關閉船閘的閥門需要特殊的裝置，以實現“四兩撥千斤”的效果。生活中能見到很多“四兩撥千斤”裝置。比如修車時用的千斤頂等。這類裝置背后有什么物理規律嗎？ 展示圖片，讓學生觀察。 提出問題：這個裝置是連通器嗎？為什么不是？ 講解：密閉的液體，其傳遞壓強有一個重要的特點，即加在密閉液體上的壓強，能夠大小不變地被液體向各個方向傳遞。1653年，帕斯卡發現了上述規律，這個規律被稱為帕斯卡定律。 分析液壓機的工作原理： 連通器的兩邊活塞的底面積不同，一個大活塞的面積為，另一個小活塞的面積為。 →→。 在小活塞上加一個較小的力，就能在小活塞上產生一個較大的壓強。根據帕斯卡定律可知：液體能夠把壓強大小不變地向各個方向傳遞，所以大活塞上也得到了這個大小相同的壓強。由于大活塞的面積很大，所以在大活塞上能產生一個很大的力，這就是液壓機的工作原理。 2.液壓技術的應用 師生共同舉出一些利用液壓技術的機械。比如千斤頂，推土機、挖掘機中用到的操作桿，汽車的液壓剎車系統，機械中用的液壓密封等等。 要求積極思考，舉出生活中可能用到液壓技術的裝置。 以教材圖8-29、圖 8-30汽車液壓千斤頂為例，簡單分析進一步理解液壓技術。 課堂小結 一、連通器 1. 定義：上端開口，底部互相連通的容器叫做連通器。 2. 特點：連通器中只裝一種液體，則液體靜止時連通器的各容器中液面總相平。 3.應用：（1）茶壺、灑水壺；（2）過路涵洞；（3）鍋爐水位計；（4）水平儀；（5）船閘。 二、液壓技術 1.帕斯卡定律：密閉的液體，其傳遞壓強有一個重要的特點，即加在密閉液體上的壓強，能夠大小不變地被液體向各個方向傳遞。 2.液壓技術的應用：千斤頂，推土機、挖掘機中用到的操作桿，汽車的液壓剎車系統，機械中用的液壓密封等。 當堂達標 1.向如圖所示的容器內加水，則水位最后能達到的最高位置是（ ） A.A容器的頂端 B.B容器的頂端 C.C容器的頂端 D.無法確定 答案：B 2.（多選）在下列實例中，其工作原理與連通器無關的是（ ） A.茶壺 B.人耳中的半規管 C.船閘 D.高壓噴水槍 答案：BD 3.如圖甲所示為我國的三峽攔河大壩，請回答以下幾個問題：
甲 乙
（1）庫區蓄水深度達到時，水對庫底的壓強是__________。
（2）攔河大壩筑成“上窄下寬”的形狀是為了____________。 （3）為保證船只正常通航，需修建大型船閘，其結構如圖乙所示。船閘是利用________原理工作的。 答案： 使水壩能承受更大的水壓 連通器 4.如圖所示是液壓千斤頂的示意圖，它主要利用了密閉液體能大小不變地把壓強向各個方向傳遞的特點，這個規律被稱為_______定律。如果不計活塞重力，且右邊大活塞橫截面積是左邊小活塞橫截面積的4倍，當對小活塞施加豎直向下的壓力時，大活塞能托住的物體的重力為________。 答案：帕斯卡 400 板書設計 連通器 1.定義：上端開口，底部互相連通的容器。 2.應用：（1）茶壺、灑水壺；（2）過路涵洞；（3）鍋爐水位計；（4）水平儀；（5）船閘。 二、帕斯卡定律：密閉的液體，其傳遞壓強有一個重要的特點，即加在密閉液體上的壓強，能夠大小不變地被液體向各個方向傳遞。 教學反思

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