第九章　壓　　強

第1節　壓　　強

【教學目标】

知識與技能

1.知道壓強的物理意義、定義、公式、單位。

2.能用壓強公式進行簡單計算。

3.知道增大和減小壓強的方法。

過程與方法

1.觀察生活中各種跟壓強有關的現象,了解對比是提高物理思維的基本方法。

2.探究壓力的作用效果跟什麼因素有關,初步學習使用控制變量法。

情感态度與價值觀

1.經曆觀察、實驗、探究等學習活動,培養學生尊重客觀事實、實事求是的科學态度。

2.通過探究性物理學習活動,使學生獲得成功的愉悅,培養學生對參與物理學習活動的興趣,提高學習的自信心。

【教學重難點】

重點:

1.壓強的概念。

2.用壓強公式進行簡單的計算。

難點:

1.探究壓力的作用效果跟什麼因素有關?

2.壓強的計算。

【教學方法】

實驗探究法、講授法、提問法、演示法等。

【課前準備】

小桌、海綿、砝碼、鉛筆等,多媒體課件。

【教學過程】

一、創設情境、引入新課

播放錄像:在雪地裡行走的人會深深地陷入雪中,而在滑雪闆上的人則可以在雪面上自由自在地滑動。

你知道這其中隐含的物理道理嗎?

二、進行新課

(一)壓力

1.多媒體展示圖片:一是小桌腿向下放在海綿上;二是木塊靜止在松軟的斜面上;三是手向牆面上按圖釘。

引導學生分别畫出物體對受力面壓力的示意圖。

2.多媒體展示三個壓力的示意圖,然後提問:三幅畫面中,物體對受力面的壓力有什麼相同之處?(壓力的方向都垂直于受力物體表面;壓力的作用都産生了效果)

3.總結壓力的定義:垂直作用在物體表面上的力。

壓力的方向:垂直于受力物體表面,指向物體。

(二)探究影響壓力作用效果的因素

1.提出問題

(1)通過學生觀察兩幅圖片,并說出每幅圖片中壓力的作用效果是什麼?

(2)引導學生分析兩幅圖片有什麼不同(壓力的作用效果不同),在此基礎上,采用“遞進式”指導學生提出問題:“壓力的作用效果跟什麼因素有關?”

2.猜想與假設

(1)第一層次的猜想:壓力的作用效果與什麼因素有關?指導學生觀察下列圖片:“蟬把口器插入樹皮”“駱駝寬大的腳掌走在沙漠中”“拿錘頭用力往木闆上釘釘子”“裝滿貨物的汽車陷入松軟的土裡時,要卸去車上的貨物”。引導學生小組合作讨論分析,提出各種猜想。

(2)引導學生思考提出的各種猜想,并進行篩選歸類、綜合整理,提出與本課有關的猜想:壓力的作用效果可能與壓力的大小和受力面積的大小有關。

(3)第二層次的猜想:壓力的作用效果與壓力的大小、受力面積的大小具體是什麼關系?

①讓學生用鉛筆做實驗,讓筆尖壓在手指上,先輕壓後重壓,比較兩次疼痛的感覺。引導學生分析現象,提出猜想:“受力面積相同時,壓力越大,壓力的作用效果可能越明顯”。

②讓學生再用鉛筆做實驗,用兩隻手的食指同時壓鉛筆的兩端(尖端和尾端),比較手指疼痛的感覺。引導學生分析現象,提出猜想:“壓力相同時,受力面積越小,壓力的作用效果可能越明顯”。

3.設計實驗

(1)提問:這個探究實驗使用了什麼研究方法?為什麼使用此方法?

(2)小組合作讨論:在實驗中如何控制變量?

學生讨論交流,教師歸納整理後,多媒體展示:在探究壓力的作用效果與壓力的大小關系時,保持受力面積不變,改變壓力的大小;在探究壓力的作用效果與受力面積大小關系時,保持壓力不變,改變受力面積的大小。

(3)提問:在實驗中如何改變壓力的大小和受力面積的大小?

(4)提問:在實驗中通過觀察什麼現象,比較壓力的不同效果?

(5)學生自主選擇實驗器材,交流設計的實驗方案。

4.進行實驗

(1)指導學生2人一組先完成第一個探究實驗:探究壓力的作用效果與壓力大小的關系。引導學生觀察實驗現象,對比壓痕的深度,記錄實驗現象。

(2)指導學生完成第二個探究實驗:探究壓力的作用效果與受力面積大小的關系。引導學生觀察實驗現象,對比壓痕的深度,記錄實驗現象。

5.分析論證

(1)指導各實驗小組分析第一個探究實驗的實驗現象,得出實驗結論。

(2)指導各實驗小組分析第二個探究實驗的實驗現象,得出實驗結論。

6.交流評估

(1)各小組代表分别交流兩個探究實驗的實驗器材、實驗方法、實驗現象、實驗結論。

(2)教師多媒體展示:壓力的作用效果與壓力的大小和受力面積的大小有關。當受力面積相同時,壓力越大,壓力的作用效果越明顯;當壓力相同時,受力面積越小,壓力的作用效果越明顯。

(3)讨論交流:

①反思實驗的設計思想和實驗過程,評估得出的結論是否可信?

②你選擇的實驗器材,設計的實驗方案有什麼缺陷?如何改進實驗設計?

(三)壓強

1.壓強的概念

(1)如果小桌對海綿的壓力是30 N,在受力面積分别為3 cm2(桌腿)和30 cm2(桌面)時,計算桌腿和桌面每平方米所受到的壓力。

(2)讓學生将計算的數據與實驗現象相對應,引導學生發現:壓力與受力面積比值的大小可以表示壓力作用效果的大小。由此引出壓強的概念,并闆書課題。

(3)教師講解:壓強的物理意義、定義、公式、單位。邊講解邊用多媒體展示:

物理意義:表示壓力的作用效果。

定義:物體單位面積上受到的壓力。

公式:p=(适用于固體、液體、氣體)

單位:帕斯卡(Pa)

(4)例題:桌面上平放一本教科書,書的重量是2.5 N,與桌面接觸面積是

5×10-2 m2,計算書對桌面的壓強。

訓練思路:分析題意—學生闆演—師生評價—學生矯正—總結方法。

2.怎樣增大或減小壓強

(1)引導學生利用壓強公式p=,運用控制變量法定性分析壓強的大小與什麼因素有關?具體是什麼關系?

(2)教師歸納小結,并用多媒體展示p=

S一定,p與F成正比;

F一定,p與S成反比。

(3)小組合作讨論:觀察課本P31“想想議議”四幅圖:推土機、篆刻刀、破窗錘、火車軌道。再列舉生活中的一些相關事例,讨論歸納增大或減小壓強的方法。

(4)學生交流:增大或減小壓強的方法,并列舉事例加以說明。

(5)教師歸納整理,并用多媒體展示:

增大或減小壓強的方法

增大的方法　　F一定、減小S

S一定、增大F

增大F、減小S

減小的方法　　F一定、增大S

S一定、減小F

減小F、增大S

【課堂小結】

引導學生從以下幾個方面小結:通過這節課的學習,你學會了哪些知識?學會了哪些方法?有什麼新的收獲?有什麼新的感悟?還有什麼困惑?還想知道什麼問題?

【闆書設計】

第1節　壓　　強

一、影響壓力作用效果的因素:

壓力大小和受力面積大小

二、壓強

1.物理意義:表示壓力作用效果的物理量

2.定義:物體所受壓力的大小與受力面積之比

3.公式:p=

4.單位:帕斯卡Pa

5.增大和減小壓強的方法

(1)增大方法:增大壓力或減小受力面積

(2)減小方法:減小壓力或增大受力面積

第2節　液體的壓強

【教學目标】

知識與技能

1.了解液體内部存在壓強,以及液體内部壓強的方向。

2.了解液體壓強大小跟什麼因素有關。

3.認識壓強的實際應用——連通器,了解生活和生産中形形色色的連通器。

過程與方法

1.通過對演示實驗的觀察,了解液體内部存在壓強的事實。

2.體驗和感悟遊泳時身體受到水産生的壓強。

情感态度與價值觀

1.在觀察實驗過程中,培養學生的科學态度。

2.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。

3.鼓勵學生積極參與探究活動。

【教學重難點】

重點:

液體壓強的特點

難點:

液體壓強的特點

【教學用具】

液體壓強的演示裝置、水槽、U形管壓強計、連通器、水等

【教學方法】

講授法、演示法、實驗探究法、歸納總結法

【教學過程】

一、引入新課

播放視頻:潛水艇,引出本節課的課題

二、新課教學

(一)液體壓強的特點

1.觀察下圖,分析橡皮膜的變化,讓學生感知液體會産生壓強,且向各個方向都有壓強。并分析液體壓強産生的原因。

2.用側壁開有幾個小孔的筒裝水,讓學生觀察到水從小孔流出來,且處于不同位置的小孔流出來的射程都不一樣,讓學生感知液體内部壓強随深度的增加而增大。

3.測量液體壓強的工具——液體壓強計:

結構、原理

4.用液體壓強計探究液體壓強特點:

(1)液體内部向各個方向都有壓強。

(2)液體壓強随着深度的增加而增大。

(3)液體壓強與液體密度有關系。

引導學生根據所觀察到的實驗現象得出液體内部壓強的特點:

(1)液體内部向各個方向都有壓強。

(2)在同一深度,液體内部向各個方向的壓強都相等。

(3)液體内部的壓強随深度的增加而增大。

(4)在相同深度,液體的壓強随液體密度的增大而增大。

(二)液體壓強的大小

1.采用物理模型的方法,如教材圖9.2-3中,截取一段“液柱”或者計算整個容器底部的壓強,利用壓強的定義公式結合質量、密度公式引導學生推導出液體的壓強公式p=ρgh。

2.師生共同分析液體壓強公式p=ρgh中各物理量及其單位。

3.師生共同完成教材P35例題。

(三)連通器

1.定義:上端開口、下端連通的容器叫作連通器。

2.特點:連通器裡裝有同種液體,當液體不流動時各容器中的液面高度總是相同的。

3.舉例分析連通器:茶壺、鍋爐的水位計、花灑、水塔與自來水管。

4.播放視頻:介紹連通器的應用：船閘、過路涵洞、噴泉

【課堂小結】

教師:通過今天的學習你學到了什麼,有什麼成功的經驗和收獲?

【闆書設計】

第2節　液體的壓強

1.液體内部壓強的特點:

(1) 液體内部向各個方向都有壓強。

(2) 在同一深度,液體内部向各個方向的壓強都相等。

(3) 液體的壓強随深度的增加而增大。

(4) 在相同深度,液體的壓強随密度的增大而增大。

2.計算公式:p=ρgh

3.連通器

(1)定義:上端開口、下端連通的容器。

(2)特點:裝相同的液體,當液體不流動時,連通器各部分中的液面高度總是相同的。

(3)應用:船閘、鍋爐水位計。

第3節　大氣 壓 強

【教學目标】

知識與技能:

1.知道大氣有壓強。

2.認識生活中利用大氣壓強的現象。

3.知道大氣壓數值的測量方法以及估測方法。

過程與方法:

1.體驗大氣壓強的存在。

2.探究測量大氣壓強的方法。

3.聯系實際,培養學生觀察、思考和分析問題的能力,應用知識解決簡單問題的能力。

情感态度與價值觀:

1.培養學生動手和積極探究的精神。

2.通過對大氣壓強應用的了解,初步認識科學技術對人類生活的影響。

【教學重難點】

重點:

1.通過生活實例,感知大氣壓的存在。

2.了解測量大氣壓的方法。

3.知道大氣壓對人類生活的影響。

難點:

1.設計多種方法證明大氣壓的存在。

2.測量大氣壓大小的方法。

【教學方法】

講授法、演示法、問題啟發法、歸納總結法。

【教學過程】

一、引入新課

(投影并解說)我們生活在大氣“海洋”底層,其中,有許多看似意外卻是真實的現象或故事在發生着:患有關節炎的人會在陰雨天(氣壓明顯變化)感到疼痛;在高原上将水加熱到80 ℃左右可能就沸騰了……

實驗演示:将杯中裝滿水後,在瓶口蓋上硬紙片,請同學們猜測瓶子倒過來後會發生什麼現象?

通過抓住學生好奇的心理特點,用直觀的教學方法,讓學生對生活中與大氣壓有關的現象産生濃厚的興趣。

二、進行新課

(一)大氣壓強的存在

[活動1]學生選擇器材,動手實驗并思考:

(1)“被吸住”的乒乓球:将礦泉水瓶裝滿水後把一個乒乓球放在瓶口,用手按住乒乓球,瓶子倒過來後,松開按乒乓球的手,你看到的現象是什麼?

(2)“覆杯實驗”:将玻璃杯裝滿水,用硬紙片蓋緊倒過來或朝向各個方向,你又看到了什麼?

(3)“吸盤模拟馬德堡半球”實驗:将兩個吸盤相對,用力擠壓,再往外側拉,你的感受怎樣?

[活動2]師生分析實驗:

(1)組織學生分組讨論:實驗中觀察到的現象及其原因。

(2)學生代表分别說明,不足部分由其他學生或教師補充。

(3)教師小結:大氣有壓強即大氣壓。為了給學生強烈的感受沖擊,可以由學生來做“馬德堡半球”實驗。

那麼,你還能列舉哪些現象或事例說明大氣壓的存在呢?師生共同舉例說明。

[活動3] 師生回顧實驗中遇到的問題或困難。

(1)在剛才的實驗中,你碰到了什麼困難?你是怎樣克服困難并完成實驗的?

(2)學生彙報完後,教師做說明。

[活動4] 問:大氣壓有什麼特點呢?

學生思考回答,并通過演示“覆杯實驗”說明。紙片朝向各個不同的方向,紙片不掉下來,從而得出:大氣向各個方向都有壓強。

[設計說明:由實驗設疑,引起學生的求知欲,通過四個活動,讓學生親自動手、動腦,互相讨論來認識大氣壓的存在和特點,并盡可能解決活動中遇到的問題]

(二)大氣壓的測量

1.實驗演示:

(1)先将玻璃杯裝滿水倒插入水槽中,再慢慢往上提(杯口不離開水面,下同),觀察杯中水是否充滿?接着換用量筒和細長玻璃管,重複上述過程。

(2)學生讨論:你觀察到了什麼現象?為什麼水總是充滿的?怎樣做才能使水不充滿呢?

經過讨論之後,使學生認識到:水充滿的原因是由于大氣壓大于管中的水壓,隻有管内水壓等于外界大氣壓時,管内水面才不再上升,若把管加長則水可能不再充滿整個管子了,這時它的上方成了真空。

這就給我們提供了一個測量大氣壓的思路:可以利用液體壓強間接測量大氣壓。但是由于水的密度太小,要求玻璃管太長,所以,人們就選擇了密度大的液體汞(水銀),這就是著名的托裡拆利實驗。

2.學生閱讀:托裡拆利實驗。

思考(投影):(1)開始時,汞為什麼會下降?什麼時候停止下降?

(2)玻璃管内汞柱上方為什麼是真空?

(3)如何計算大氣壓的值?

學生回答後,教師小結并強調:

1個标準大氣壓的值——p0=ρ汞gh=13.6×103kg/m3×9.8 N/kg×0.76 m= 1.013×105 Pa

3.學生閱讀教材,了解氣壓計及其作用。

4.動手做實驗,估測大氣壓。

學生讨論可用哪些方法?(讨論後,逐一投影)

(1)器材:吸盤、彈簧測力計;原理:p=

思路:(由學生交流讨論,再整理)

(2)器材:注射器、彈簧測力計、刻度尺;原理:p=

思路:(由學生交流讨論,再整理)

以上兩步,在學生讨論的基礎上,再将實驗的思路總結出來,進行實驗。

(3)師生共同讨論實驗中遇到的問題以及解決的方法。

[設計說明:在教師的引導下,使學生學習到一種間接測量大氣壓的方法,通過學生自己設計實驗,欣賞自己的方法,學習他人的方法,來拓展自己的思維]

5.大氣壓與人類生活

學生自學與教師演示:(配合投影)

(1)學生閱讀相關内容,了解大氣壓與高度的關系。

(2)思考:我們生活在大氣層的底層,為什麼沒有感到難

受或被壓癟呢?

(3)實驗演示:液體沸點與氣壓的關系。

通過實驗,讓學生知道:液體液面上方的氣壓越大,液體的沸點就越高;氣壓越小,沸點越低。

【課堂小結】

教師:通過今天的學習你學到了什麼?有什麼成功的經驗和收獲?

【闆書設計】

第3節　大氣 壓 強

一、大氣壓的存在

1.證明大氣壓存在的例子:用吸管吸飲料、馬德堡半球實驗

2.大氣壓的方向:向各個方向

3.大氣壓産生原因:大氣受重力,大氣具有流動性

二、大氣壓的測量

1.測量實驗:托裡拆利實驗

2.标準大氣壓:p0=1.013×105Pa

3.大氣壓與高度的關系:大氣壓随着高度的增加而減小

4.對沸點的影響:液體的沸點随着液體上方大氣壓的增大而升高

第4節　流體壓強與流速的關系

【教學目标】

知識與技能

1.了解流體的壓強與流速的關系

2.了解飛機的升力是怎樣産生的

3.了解生活中跟流體的壓強與流速相關的現象

過程與方法

1.通過觀察,認識氣體的壓強跟流速有關的現象

2.體驗由氣體壓強差異産生的力

情感态度與價值觀

初步領略氣體壓強差異所産生現象的奧秘,獲得對科學的熱愛、親近感。

【教學重難點】

重點:

流體壓強與流速的關系

難點:

能用流體壓強與流速的關系簡單解釋生活中的一些現象。

【教學準備】

多媒體課件、機翼模型、飛機模型、橫截面積不同的玻璃管、乒乓球、漏鬥、小紙船、紙張、礦泉水瓶、杯子等。

【教學過程】

(一)引入新課

讓學生做兩個“漏鬥吹乒乓球”的小實驗,把乒乓球放置于漏鬥中間,一個朝上,一個朝下,往漏鬥裡吹氣。

事先讓同學猜想,球會不會被吹走,球會不會掉下來,然後實驗。通過實驗現象激發學生的好奇心和求知欲,引入今天的課題“流體壓強與流速的關系”。

(二)新課教學

1.提出問題:什麼是流體?

液體和氣體都具有流動性,統稱為流體。如:空氣、水等。流體流動時的壓強稱作流體壓強。

2.科學探究活動——研究流體壓強與流速的關系

(1)提出問題

流體壓強與流速有什麼關系?

(2)猜想與假設

猜想1:液體和氣體流動越快,它的壓強越大。

猜想2:液體和氣體流動越快,它的壓強越小。

猜想3:液體和氣體流動越快,它的壓強不變。

(3)設計實驗并進行實驗

下面請同學們拿出課前要大家準備好的東西:乒乓球、漏鬥、小紙船、紙、杯子、礦泉水瓶等,按事先分好的組進行實驗。

①向兩張自由下垂的紙中間吹氣,會看見什麼現象?

②杯子裡放入乒乓球,往杯口水平吹氣,能否讓乒乓球在杯子之間跳躍,試試看。

③将事先折好的兩隻小船,放入臉盆内,然後用礦泉瓶當作水管向船中間的水域沖水,兩船如何運動?

一組選其中一個實驗探究,做完後可以探究其他實驗。

比一比看誰的實驗做得好

學生按照所設計的方案進行實驗,教師巡視指導。

(4)交流與合作

請每小組派一個代表就剛才的實驗,上來重新演示,說說觀察到的實驗現象,并發表一下自己的看法。

投影:

第一個實驗的現象是紙向中間靠攏了。

根據學生的看法,引導學生讨論得出:這是因為不吹氣時,紙張兩側的空氣相對靜止,緻使空氣對紙作用的壓強相同,氣體壓強不會引起紙張運動,而吹氣時,紙張内側空氣流動快,壓強變小,内外造成壓強差,使兩張紙向中間靠攏。

結論:在氣體中,流速較大的位置壓強較小。

第二個實驗的現象是乒乓球會跳出來,跳到另一個杯子。

根據學生的看法,引導學生讨論得出:往杯口水平吹氣,杯口空氣流速大,壓強小,杯子内的空氣流速小,壓強大,内外壓強差把乒乓球托出來。

結論:在氣體中,流速較大的位置壓強較小。

第三個實驗的實驗現象是分開的小船靠在了一起。

根據學生的看法,引導學生讨論得出這是因為沖水後,兩船之間水流快,壓強小,兩船外側水流慢,壓強大,因此船内外的壓強差使兩船向中間靠攏。

結論:在液體中,流速較大的位置壓強較小。

總結:在氣體和液體中,流速越大的位置,壓強越小。

3.演示實驗:直觀體現流體壓強與流速的關系

①演示如圖所示,引導學生觀察玻璃管粗細和水柱的高低。

②投影:動畫分析

③引導學生分析A、B管流速大小和a、b處的壓強大小。

如圖中所示的玻璃管,A處的橫截面比B處的大,在A和B處分别裝有豎直玻璃管a和b。當水在玻璃管中流動時,可以看到a管中的液面比b管中的高,這說明A處的壓強比B處的大,而在橫截面較小的B處,水流比較集中,水的流速顯然比在A處的要大。這就是說:流體在流速大的地方壓強較小,在流速小的地方壓強較大。

4.聯系生活實際:學生舉例,并能用今天所學的知識解釋現象。

例如:①“過堂風”會把居室側面擺放的衣櫃門吹開,這是為什麼?

②為什麼火車站台都有一條安全線,火車行駛時嚴禁人們進入安全線以内的區域?

③解釋本節開頭的“漏鬥吹乒乓球”,球不走的實驗。

5.飛機的升力

幾十噸的飛機為什麼能夠在空中飛行呢?秘密在于機翼。

引導學生觀看飛機起飛和飛機的機翼特點,思考以下幾個問題:

1.飛機的機翼有什麼特點?

2.飛機飛行時升力是如何産生的?

演示飛機機翼上升,引導學生總結:

飛機的機翼通常都做成上凸下平的形狀,其上方彎曲,下方近似于直線,因此,飛機飛行時,空氣和機翼做相對運動,由于機翼上方空氣走過的路程較遠,空氣流動比下方要快,壓強要小。與其相對,機翼下方空氣流動較慢,壓強較大,上下的壓力差使飛機産生一個向上的升力,并且,當飛機速度增大,升力也增大,當升力大于飛機自重時,飛機便起飛了。

師:在生活中,不僅飛機利用了升力,水翼船也利用了升力來減小船體的阻力,水翼船的下部,也有類似于飛機機翼的水翼,船在高速行駛時,水翼會獲得升力,使船體與水的接觸面積減小,從而減少水對船體的阻力,進一步提高船速。

(三)課堂小結

通過本節課的學習你最大的收獲是什麼?

【闆書設計】

第4節　流體壓強與流速的關系

1.流體:具有流動性的液體和氣體的統稱。

2.流體壓強與流速的關系:在氣體和液體中,流速越大的位置,壓強越小。

3.飛機的升力

(1)機翼形狀:上凸下平。

(2)産生原因:機翼上方空氣流速快,壓強小,機翼下方空氣流速慢,壓強大,機翼上下表面存在向上的壓力差。

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