一、压强
授课地点: 物理实验室
授课时间: 1课时
【仪器材料】 一头削尖的铅笔、酒瓶、海绵、橡皮泥、沙盘、细沙、体重计、方格纸等
【 教学目标 】
1. 知识与技能
(1) 正确理解压强概念和压强公式,能用压强公式进行简单计算;
(2) 结合生活实际明确改变压强的方法,培养学生应用知识的能力;
(3) 在实验探究中,提高学生的观察能力、分析能力和操作技能。
2. 过程与方法
(1) 经历实验探究过程,学习控制变量法;
(2) 在压强概念的学习中,理解比值定义的方法;
(3) 通过简单估算处理,使学生体会、学习估算的思想和方法。
3. 情感、态度与价值观
(1) 通过实验探究,激发学生学习物理的兴趣,使学生认识科学方法的重要性;
(2) 通过对日常生活、生产中压强现象的解释,培养学生勇于探索日常用品中的物理学原理的精神和将物理知识 应用于日常生活、生产的意识。
【 教学重点 】
理解压强概念。
【 教学难点 】
比值定义法定义压强。
【 教学过程 】
| 教师活动设计 | 学生活动设计 |
一、认识压力 | 复习提问:力的作用效果是什么? | 回答:使物体发生形变或改变物体的运动状态。 |
演示小实验: 向下按海绵;将钢尺一端搭在讲桌上,另一端悬空,向下压悬空部分,让学生观察形变,描述力的方向。
| 学生观察现象,初步理解压力的概念。 | |
总结:例子中的物体都受到了压力。压力是垂直作用在物体表面上的力。 |
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二、压强的引入 1.探究主题的引入 | 带领学生做图10-1-3的小实验,让学生描述手指的感觉。
| 学生回答:摁住笔尖的手指比较疼。 |
教师提出问题: 压力的作用效果可能与哪些因素有关? | 针对教师的设问积极猜想:可能与施加的压力有关;与接触物体的大小、形状有关等等。 | |
抓住学生猜想中含有科学成分的部分,给予引导,逐步逼近主题。 |
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2.探究实验 | 演示实验: 将酒瓶放在一块厚海绵上,要求学生观察海绵的变化,并简单回答产生变化的原因。 | 学生观察演示实验回答: 海绵被压得凹下去了。这是酒瓶给它的压力的作用效果。 |
边做实验边提问: (1)改变酒瓶的质量,海绵有变化吗?怎么变?(往瓶中加沙) (2)质量一定的酒瓶,改变它的放置方式会有什么现象?说明了什么(原来竖放的酒瓶横放。横放时稍微转动一下,观察海绵的变化;再把瓶子口朝下竖放)? (3)除了海绵,我们还能用什么来显现压力的作用效果? | 学生猜测: (1)改变酒瓶质量,作用效果会发生变化; (2)改变酒瓶的放置方式,海绵形变可能会变; (3)用沙盘或者橡皮泥也能达到目的。而且在拿走瓶子后,橡皮泥和沙盘还能保留作用效果。 | |
指导各小组选择合适的材料,自行探究上述问题,记录实验步骤、现象,写出小组书面结论。 | 各小组选择不同的形变显示材料(海绵、沙盘、橡皮泥)实验,改变相关变量观察记录形变结果。 经讨论各组得出结论。 | |
3. 建立压强概念 | 比较各小组结论,选出有代表性的进行总结、提升: 压力的作用效果与压力的大小和受力面积都有关。 压力的作用效果与压力大小成正比,与接触面积成反比; 比较压力的作用效果,可以控制成反比的量——接触面积的大小,只比较同样面积上压力的大小。即比较单位面积上所受的压力。 | 在教师的总结提升下明确: 影响压力作用效果的主要因素; 压力作用效果与各个因素的基本关系; 比较压力的作用效果要同时考虑压力和接触面积两个因素,可以控制一个,比较另一个。这是“控制变量法”。 |
给出压强的概念:物体单位面积上受到的压力叫压强。 | 建立压强的概念。 | |
三、压强公式及压强的单位 | 结合定义引出压强公式: p=F/S ; 给出压强的国际单位帕斯卡,单位符号Pa。 说明该单位是为了纪念法国科学家帕斯卡。简单介绍帕斯卡的生平和学术成就。(链接帕斯卡的相关资料) | 理解压强公式,了解压强单位及相关物理学史内容。 |
要求学生根据公式找出帕斯卡与力和面积国际单位的关系。 在公式基础上指出,帕是很小的单位。一颗瓜子平放在手心里对手的压强就有 20Pa 。给出常用的压强单位。 | 由公式得出 1Pa=1N/m2 。 | |
提问: 能否粗略估算自己对地面的压强? 需要知道哪些物理量?如何测量?(必要时出示方格纸,对学生进行估算指导) | 回答教师的问题,意识到要利用压强公式来计算,明确需要测量的物理量。对如何测量与地面的接触面积可能存在困难,学生在教师提示下明确测量方法。 学习如何估算面积。 | |
给出教师的体重,实际测量鞋子的面积,估算教师自己对地的压强。 | 在教师带领下,初步估算受力面积,推出教师对地的压强。 | |
发放方格纸,要求学生估算自己对地的压强。
| 兴致高涨,实际估算自己对地的压强。 | |
四、改变压强的方法 | 设想每人穿一双底面积 1m 2 的大鞋子,让学生计算此时他对地的压强。与上题结果比较。得出结论:压力不变时改变受力面积能改变压强。 | 学生计算新的压强,进行比较。 |
实际生活中要根据需要限定压强的大小。提问: 我们能通过改变哪些物理量来改变压强?通常是改变哪些量? | 改变压强可以改变压力和受力面积大小。改变受力面积比较常见。 | |
对照图 10-1-6 分析它们各自是需要增大压强还是减小压强?主要是通过改变什么量来实现的?你还能举出哪些生活中控制压强的例子? | 结合图示分析书中事例。明确增大压强要减小受力面积;反之要增大受力面积。 | |
结合学生提出的例子,教师再提出一些实例(如订书机),一起分析分别是通过改变哪些量来实现目的的。 | 举出生活中控制压强的例子。如:菜刀、图钉、滑雪板等等。和教师一起逐一分析。 | |
带领学生讨论“发展空间”中自我评价的第2题。 | 针对第二题展开讨论,进一步理解改变压强的方法。 | |
五、课堂小结 | (1)建立起正确的压强概念; (2)理解压强公式,能用压强公式进行简单估算; (3)结合生活实例说明如何控制压强。 | |
六、课后练习 | 让学生完成“发展空间”中自我评价的第1题,以及学生活动手册的内容。 |
【 实践活动 】
(1)分小组自主调查完成“火车通过铁轨对地面的压强和火车轮直接作用于地面的压强比较”研究性课题,写出调查报告。
(2)动手做一做“发展空间”中“压强知识在杂技中的应用”相关小实验,查询相关资料,写出实验体会。
【 教学反馈 】
压强概念是本节的教学重点,也是后续学习的基础和主线,同时又是前面力学知识的延续。本节课的设计,突出压强概念的建立,坚持把学生的学习过程放在首位。引导学生自己改进实验装置、层层深入,总结得出影响压力作用效果的因素和压强的概念。
本节课通过影响压力作用效果因素的探究过程,培养了学生的问题意识、设计实验、控制变量等探究能力,激发了学生探索的兴趣和创新意识。课堂中带领学生进行了简单的估算处理,让学生初步体会估算的思想、方法。
【 备注 】
学生在讨论探究实验方案时,教师要注意监督、巡视,努力使每个小组成员都积极思考,参与讨论。
二、液体的压强
授课地点: 物理实验室
授课时间: 1课时
【仪器材料】 侧面有开口并配有橡皮膜的容器一个、微小压强计、烧杯每组各一个
【 教学目标 】
1. 知识与技能
(1) 知道微小压强计的构造和使用方法;
(2) 知道流体的概念和流体压强的基本特点;
(3) 通过实验探究,知道液体内部压强规律,发展学生由猜想到实验设计、现象分析的能力,由现象概括结论的归纳能力和创造性思维能力。
2. 过程与方法
通过完整的实验探究过程,让学生体会物理实验是研究问题的重要方法,明确探究是研究物理问题的基本方法。
3. 情感、态度与价值观
通过各个教学环节,激发学生的求知欲,并使学生体验探究的乐趣,培养学生乐于探究物理知识的精神。
【 教学重点 】
液体压强的特点。
【 教学难点 】
液体内一点各个方向上压强大小相等。
【 教学过程 】
| 教师活动设计 | 学生活动设计 |
一、流体的压强 | 回忆上堂课压强的相关内容,给出流体概念:流体包括液体和气体,具有很强的流动性。 | 明确流体的概念、范围和特点,知道流体(特别是水等液体)的压强特点:内部处处有压强。 |
由于流动性,流体具有与固体不同的性质,对与之接触的物体都施加压力,而且流体内部也存在压强。 |
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演示图 10-1-5 ( a )实验,让学生观察并讨论,橡皮膜上有什么现象,该现象说明了什么。 | 观察到未注入水时,橡皮模是一个平面,水漫过橡皮膜后,它向外突起,说明容器内的水对容器壁施加了压力。 | |
二、液体压强特点探究 1.引出课题 | 播放一段海底景象的录像,引导学生注意,潜水员穿着笨重、奇特的潜水服。提问: 潜水时都要穿这样的衣服吗? 为什么只有潜到深海时才需要穿这种特殊的服装? | 观看教学录像,学生情绪比较高涨,展开积极讨论: (1)潜水时不一定都穿潜水服。只有比较深的地方才需要穿,而且到不同深度的海域要穿的潜水服不同。 (2)穿潜水服是为了保护潜水员,海水会对人体施加压力;很深的地方压力(压强)很大。 |
引出深海潜水器使用特种钢板的例子,结合流体压强特点提问: 潜水器使用特种钢板的原因是什么? 让我们猜一猜,水这样的流体内部压强满足什么规律? | (1)深海潜水器用特殊钢材的原因应该和潜水服一样。 (2)水属于流体,水的内部应该存在压强。 | |
总结学生可能的猜想: 液体内部不仅存在压强,而且越深的地方压强越大。 在像海底那样的地方,压强是非常大的。 | 猜测:压强随水深的增加而增大。 | |
2.实验仪器介绍 | 告诉学生可以借助工具探测液体内部压强。
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出示微小压强计,讲解它的构造并演示使用方法。 | 认识微小探测器,仔细观察教师的演示,理解仪器的构造和使用方法。 | |
在微小压强计原理基础上,引导学生观察、使用图 10-2-4 的简易液体压强计。 | 能够理解压强计的原理,部分同学开始利用简易压强计探测水中压强。
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3.设计探究实验 | 提问:对于液体压强,你有哪些猜想?比如:压强的大小、方向,压强与液体深度的关系等等。 发放实验猜想验证卡(每人一份)。 要求填写猜想假设部分。 | 积极思考,可能提出的猜想: (1)液体内处处有压强,但只在竖直方向上存在压强; (2)液体内部处处存在压强,一个点上,各个方向都有压强,大小可能不相等; (3)液体内部处处存在压强,一个点上各个方向都有压强,大小相等; (4)液体内部压强的大小随深度增加而加大; (5)液体内部不是处处有压强,比如 , 紧贴液面下的区域压强可能为零;等等。 |
写出各自的验证思路。 | ||
提问: 能否利用手边工具验证你的猜想? 你打算怎样验证你的猜想?能否按步骤详细地写下你的方案? 要求填写验证方案部分。 | ||
组织小组讨论,协助小组筛选题目。 | 小组讨论排除一些猜想,可能形成初步的小组验证思路。 | |
4.演示实验验证部分猜想 | 收集部分学生的猜想,选出与压强方向有关的猜想进行总结。 |
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利用微小压强计演示探究在一点上液体压强的特点。 引导学生观察现象,归纳结论。教师板书。 | 观察教师演示实验,总结结论。明确液体内部一点上压强的规律。 | |
5.学生探究实验 | 要求并适当指导各小组讨论修改方案,利用简易液体压强计探究液体压强随深度的变化规律。 | 各小组就探究方案展开讨论,知道利用简易压强计进行探究。 |
各小组确定实验方案后,教师组织进行实验。 | 小组展开实验,记录下相关现象。 部分小组已经开始尝试平衡橡皮膜的实验。 | |
根据各小组实验情况,提示: (1)橡皮膜凹凸程度满足什么规律?说明了什么? (2)怎么能使橡皮膜恢复平衡状态? (3)加水使橡皮膜平衡后,改变玻璃管的位置有什么现象出现? (4)恰好平衡时,管内外的水面有什么关系?你能从中总结出什么规律吗 ? | 在教师的提示下,各小组进一步探究,总结规律。 | |
要求学生记录实验现象,填写验证卡。 | 总结实验现象,得出结论,填写验证卡。 | |
6.总结 | 组织各小组讨论得到小组结论。要求组内推举一位同学准备向全班汇报。 全班总结交流实验结论。 | 小组内交流讨论,形成统一结论。并挑选出一名同学代表全组发言。 各小组代表向全班汇报该组的实验结论。 |
教师在交流的基础上,总结液体压强规律: (1)液体内部各个方向上都有压强。 (2)在液体的同一深度,各个方向的压强大小相等。 (3)液体内部的压强,随深度的增加而增大。
| 汇总后,全班学生在教师带领下针对实验结论展开讨论,总结得出液体压强规律。 | |
指出,帕斯卡在 18 年就得到了液体产生的压强与深度成正比的结论。 |
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三、课堂小结 | (1)让学生回顾探究的基本步骤; (2)深入理解液体内部压强特点。
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四、课堂练习 | (1)将简易压强计内筒擦干,筒口朝下做“发展空间”中“设计潜水装置”的实验,让学生展开讨论,使其初步形成设计思路。 (2)
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