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初中物理北师大版八年级下册二、液体内部的压强教案
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这是一份初中物理北师大版八年级下册二、液体内部的压强教案
第八章 压强与浮力第二节 液体内部的压强一、教学背景分析 《液体内部的压强》是《压强与浮力》的第二节，是本章中至关重要的一节。本节承接第一节《压强》提出的新物理量压强，对压强的概念进行进一步的延伸，将压强的概念从固体产生的压强扩展到液体内部的压强。本节也是本章第三节《连通器》、第五节《学生实验：探究——影响浮力大小的因素》等后续课程的理论基础。此外，本章第四节《大气压强》等后续课程的学习中也需要应用到本节课知识。因此，学生对本节课内容的理解影响着本章之后内容的学习。学生可以在游泳、潜水时，亲身接触、体验到液体内部的压强，也听说过潜水服、潜水器等海洋装备。但学生很少去关注液体内部压强的特点、相关因素和它具体的大小。通过本节课的学习可以让学生对液体内部的压强从生活中感性的认知上升到物理学上理性的认知。本节课的探究实验中影响因素多、实验操作复杂，可以对学生的探究能力、实验技能进行一次有效的提升。本节课在推导液体内部压强公式时会使用假想液柱模型，这是学生接触的第一个假想模型，对于学生来说既是一次抽象思维的锻炼，也是一次体验物理学研究方法的好机会。先用“潜水服”来引课，引起学生对本节课学习的兴趣，进而展开本节课的教学。通过演示实验，让学生对液体内部的压强有一个初步的了解。再通过对微小压强计的了解和使用逐步学会如何测量液体内部压强。然后，指导学生完成探究实验，让学生体验科学探究的过程，并让学生对液体内部压强从实验角度建立基本认知。接着，在实验的基础上，通过应用假想液柱对液体压强公式进行推导，使学生知道液体内部压强公式，体会假想模型在物理学中的应用。最后，通过习题让学生对液体内部压强公式进行应用，从理论角度完善学生对液体内部压强的认知。二、教学目标1.通过对不同潜水服的分析、观察演示实验，知道液体内部存在向各个方向的压强。2.通过实验体会控制变量法在探究多变量问题中的应用；知道液体内部压强与方向无关，与深度、液体的密度有关。3.通过绘制水和酒精中的压强—深度图像，体会物理图像在物理研究中的应用。4.通过学习假想液柱法推导液体内部压强公式，对假想在物理学上的应用有初步认知。5.通过练习简单的计算题，记住液体内部压强公式，并可以对其进行简单的应用。三、教学重点和难点教学重点：探究影响液体内部压强的因素。《课标》中要求“通过实验，探究并了解液体压强与哪些因素有关”。因此，本节课的教学重点是实验——探究液体内部压强与哪些因素有关。在本节课设计中，在教师的引导下，学生通过实验，分别探究液体内部压强与方向、深度和液体密度的关系，并在此过程中体会物理学研究中常用的控制变量法、图像法等基本方法。教学难点：液体内部压强公式推导。在推导液体内部压强公式的过程中，我们应用了假想液柱这一假想模型，这个模型是学生接触的第一个假想模型，对于学生是一个难点。因此，通过在黑板上一步步作图，引导学生在大脑中一点点生成这一模型，再通过压强的定义式、二力平衡等学生已有知识点，教师带领学生完成液体内部压强公式的推导。四、教学过程1. 教学引入观看资料：两种潜水服的图片及其对应的工作深度。提出问题：为什么在潜入深水时要穿这种“钢筋铁骨”一般的潜水服呢？学生回答：液体内部可能有压力，需要保护潜水员不受伤。引出课题：探究液体内部的压强。2. “知识点”教学●液体内部压强产生的原因图8-2-1（1）演示实验：液体对容器底的压强。（如图8-2-1）用一段玻璃管，一端用橡皮膜封住，向其中倒水，观察橡皮膜的变化。学生通过观察发现玻璃管下方的橡皮膜鼓起来了。提问：底部橡皮膜鼓起来了说明了什么？回答：水对橡皮膜有压力。提问：水为什么会对容器底有压力作用？回答：水受到重力作用，所以有向下的压强。总结：液体受到重力，因此对容器底有压强。图8-2-2（2）提出问题：其他方向有压强作用吗？如何验证呢？演示实验：液体对容器壁的压强。（如图8-2-2）提出系列问题：提问：侧壁橡皮膜鼓起来了说明了什么？回答：对侧壁有压强作用。提问：水为什么会对侧壁有压强？液体有什么特点？回答：液体具有流动性。提问：如果没有侧壁，液体会怎样？回答：液体会散开，所以对阻止它散开的容器壁有压强。总结：液体受到重力，且具有流动性，因此对容器壁有压强。●微小压强计提出问题：刚刚我们验证了液体有向下和向侧壁的压强，那么猜想下：液体内部有向上的压强吗？如何来验证呢？引出实验仪器：微小压强计。介绍微小压强计的结构，并演示其使用方法。要点：（1）使用前应检查探头、橡胶管和U型管的一端上方是密闭的，不能漏气；（2）轻轻转动小轮可以改变探头的方向，从而测出不同方向的压强；（3）对橡皮膜施加压强时，U型管两侧液面会出现液面高度差，压强越大，液面高度差越大；（4）U型管上的刻度并不反映压强的大小，可以定性比较两个压强大小，无法直接测量出压强具体的值。请学生设计、说明如何利用微小压强计验证液体内部有向上的压强。演示测量，得出结论，液体内部有向上的压强。总结：液体内部各个方向均有压强。回顾引课中的恒压潜水服，可以看到，潜水服全身上下都是用铁制成，从各个方向保护着潜水员不被液体压强伤害。●探究实验：液体内部压强与哪些因素有关？（1）提出问题：液体内部压强与哪些因素有关？学生提出猜想，并对猜想的理由加以说明。得到最终的猜想：液体内部压强可能与方向、深度和液体密度有关。实验方法：对于多变量问题应使用控制变量法。（2）学生实验：探究液体内部压强大小与方向是否有关。① 学生设计实验表格。对实验表格进行评估。学生完善实验表格。② 学生动手实验，不改变探头所在深度，改变探头在水中的方向，在实验表格中记录探头的方向和对应压强。实验结论：液体内部压强大小与方向无关。（3）学生实验：探究液体内部压强大小与深度是否有关。① 学生设计实验表格。对实验表格进行评估。学生完善实验表格。② 学生动手实验，改变探头在水中的深度5次，在表格中记录探头所在深度h和对应的U型管两侧液面高度所差的格数。③ 教师下发坐标纸，引导学生在坐标纸上绘制水中压强（U型管两侧液面高度所差的格数）随深度变化的图像：先描点，然后观察描出点的分布，发现基本在一条直线上，因此可以拟合出一条直线。④ 观察图像可以发现，图像是一条过原点的直线，并且随着深度加深，U型管两侧液面高度所差的格数越多，液体内部压强越大。因此可以知道，液体内部压强与深度有关，并且液体内部压强与深度成正比。实验结论：液体内部压强大小与探头所在深度有关，且成正比。（4）学生实验：探究液体内部压强大小与液体的密度是否有关。① 学生改进上一实验的表格。对实验表格进行评估。学生完善实验表格。② 学生动手实验，改变探头在酒精中的深度5次，在表格中记录深度h和对应的U型管两侧液面高度所差的格数。③在研究水的压强与深度关系的坐标纸上，学生用另一种颜色的笔绘制在酒精中U型管两侧液面高度所差的格数随深度变化图像。提示学生在同一张图上绘制两个图像时需要做图例。教师对学生作出的图像进行评估。④ 观察、比较两个图像可以发现，相同深度时，酒精和水的压强大小不同（图像的斜率不同）。因此可以知道液体内部压强与密度有关。实验结论：液体内部压强大小与液体的密度有关。●液体内部压强的计算假想液柱法推导液体内部压强公式。在容器中装有密度为ρ的液体，要计算液体在深度为h处的压强p，可在液体中取底面积为S，高为h的一个液柱为研究对象。当液体静止时，液柱也处于静止状态，所以液柱底面所受的竖直向上的压力F与液柱所受重力G二力平衡，即F = G将压强公式、重力公式等带入可得pS = mgpS = ρVgpS = ρghSp = ρgh●帕斯卡裂桶实验简介帕斯卡裂桶实验，并提出问题：为什么帕斯卡仅仅用了几杯水，就把桶压裂了呢？学生通过分析、讨论后回答：由于细管子的内径较小，几杯水灌进去，水深就很大了，对水桶产生了很大的压强。由于桶的面积是一定的，压强越大，在各个方向的压力也随之增大，最终把桶压裂了。3. 课堂小结（1）液体由于受重力作用，且具有流动性，所以液体内部有压强；（2）液体内部压强与深度、液体的密度有关，与探头的方向无关；（3）液体内部压强公式：p = ρgh。4. 课堂练习图8-2-3（1）拦河大坝修的总是上面薄、下面厚，这是因为___________________。（2）如图8-2-3所示，容器中盛有水，a、b、c、d是水中的四点，其中压强最大的是________。（3）在世界最深的太平洋马里亚纳海沟，深潜到104m的海底时，科学家们惊奇地发现一条长约30cm的扁鱼在海底游动，证实了世界最深处也有高度发达的脊椎动物。这条鱼受到的海水产生的压强是________Pa。（ρ海水=1.03×103kg/m3，g=10N/kg）（4）河岸高5m，水深2.5m，一艘小船船底离河床底部2m，水对船底的压强是多大？若船底有一面积为2cm2的小洞被一木塞堵住，水对该木塞的压力是多大？（g取10N/kg）五、教学反思本课教学难点是推导液体压强公式的方法。先通过实验为学生建立对液体内部压强的感性认识，再通过假想液柱法逐步进行推导，让学生最后看到推导得到的公式与实验结论相符，从理论角度完善学生对液体内部压强的认知。本节课在实验过程中要求学生绘制压强（格数）—深度图像，通过亲手绘制图像加深学生对压强随深度、液体密度变化的理解，锻炼学生通过图像解决物理问题的能力，建立“数、理、形”相结合的解决问题的思想。并且，在此次实验中，由于误差的影响，在绘制压强（格数）—深度图像时要第一次接触到拟合图像法。这样，在本节课中，可以让学生对图像法有进一步的理解，了解拟合图像法本质上也是一个减小误差、取平均值的过程，为今后的教学做好铺垫。此外，通过学生自己的动手探究，培养了学生的学习兴趣和主动学习的能力，同时加深了学生对知识的理解和掌握。
第八章 压强与浮力第二节 液体内部的压强一、教学背景分析 《液体内部的压强》是《压强与浮力》的第二节，是本章中至关重要的一节。本节承接第一节《压强》提出的新物理量压强，对压强的概念进行进一步的延伸，将压强的概念从固体产生的压强扩展到液体内部的压强。本节也是本章第三节《连通器》、第五节《学生实验：探究——影响浮力大小的因素》等后续课程的理论基础。此外，本章第四节《大气压强》等后续课程的学习中也需要应用到本节课知识。因此，学生对本节课内容的理解影响着本章之后内容的学习。学生可以在游泳、潜水时，亲身接触、体验到液体内部的压强，也听说过潜水服、潜水器等海洋装备。但学生很少去关注液体内部压强的特点、相关因素和它具体的大小。通过本节课的学习可以让学生对液体内部的压强从生活中感性的认知上升到物理学上理性的认知。本节课的探究实验中影响因素多、实验操作复杂，可以对学生的探究能力、实验技能进行一次有效的提升。本节课在推导液体内部压强公式时会使用假想液柱模型，这是学生接触的第一个假想模型，对于学生来说既是一次抽象思维的锻炼，也是一次体验物理学研究方法的好机会。先用“潜水服”来引课，引起学生对本节课学习的兴趣，进而展开本节课的教学。通过演示实验，让学生对液体内部的压强有一个初步的了解。再通过对微小压强计的了解和使用逐步学会如何测量液体内部压强。然后，指导学生完成探究实验，让学生体验科学探究的过程，并让学生对液体内部压强从实验角度建立基本认知。接着，在实验的基础上，通过应用假想液柱对液体压强公式进行推导，使学生知道液体内部压强公式，体会假想模型在物理学中的应用。最后，通过习题让学生对液体内部压强公式进行应用，从理论角度完善学生对液体内部压强的认知。二、教学目标1.通过对不同潜水服的分析、观察演示实验，知道液体内部存在向各个方向的压强。2.通过实验体会控制变量法在探究多变量问题中的应用；知道液体内部压强与方向无关，与深度、液体的密度有关。3.通过绘制水和酒精中的压强—深度图像，体会物理图像在物理研究中的应用。4.通过学习假想液柱法推导液体内部压强公式，对假想在物理学上的应用有初步认知。5.通过练习简单的计算题，记住液体内部压强公式，并可以对其进行简单的应用。三、教学重点和难点教学重点：探究影响液体内部压强的因素。《课标》中要求“通过实验，探究并了解液体压强与哪些因素有关”。因此，本节课的教学重点是实验——探究液体内部压强与哪些因素有关。在本节课设计中，在教师的引导下，学生通过实验，分别探究液体内部压强与方向、深度和液体密度的关系，并在此过程中体会物理学研究中常用的控制变量法、图像法等基本方法。教学难点：液体内部压强公式推导。在推导液体内部压强公式的过程中，我们应用了假想液柱这一假想模型，这个模型是学生接触的第一个假想模型，对于学生是一个难点。因此，通过在黑板上一步步作图，引导学生在大脑中一点点生成这一模型，再通过压强的定义式、二力平衡等学生已有知识点，教师带领学生完成液体内部压强公式的推导。四、教学过程1. 教学引入观看资料：两种潜水服的图片及其对应的工作深度。提出问题：为什么在潜入深水时要穿这种“钢筋铁骨”一般的潜水服呢？学生回答：液体内部可能有压力，需要保护潜水员不受伤。引出课题：探究液体内部的压强。2. “知识点”教学●液体内部压强产生的原因图8-2-1（1）演示实验：液体对容器底的压强。（如图8-2-1）用一段玻璃管，一端用橡皮膜封住，向其中倒水，观察橡皮膜的变化。学生通过观察发现玻璃管下方的橡皮膜鼓起来了。提问：底部橡皮膜鼓起来了说明了什么？回答：水对橡皮膜有压力。提问：水为什么会对容器底有压力作用？回答：水受到重力作用，所以有向下的压强。总结：液体受到重力，因此对容器底有压强。图8-2-2（2）提出问题：其他方向有压强作用吗？如何验证呢？演示实验：液体对容器壁的压强。（如图8-2-2）提出系列问题：提问：侧壁橡皮膜鼓起来了说明了什么？回答：对侧壁有压强作用。提问：水为什么会对侧壁有压强？液体有什么特点？回答：液体具有流动性。提问：如果没有侧壁，液体会怎样？回答：液体会散开，所以对阻止它散开的容器壁有压强。总结：液体受到重力，且具有流动性，因此对容器壁有压强。●微小压强计提出问题：刚刚我们验证了液体有向下和向侧壁的压强，那么猜想下：液体内部有向上的压强吗？如何来验证呢？引出实验仪器：微小压强计。介绍微小压强计的结构，并演示其使用方法。要点：（1）使用前应检查探头、橡胶管和U型管的一端上方是密闭的，不能漏气；（2）轻轻转动小轮可以改变探头的方向，从而测出不同方向的压强；（3）对橡皮膜施加压强时，U型管两侧液面会出现液面高度差，压强越大，液面高度差越大；（4）U型管上的刻度并不反映压强的大小，可以定性比较两个压强大小，无法直接测量出压强具体的值。请学生设计、说明如何利用微小压强计验证液体内部有向上的压强。演示测量，得出结论，液体内部有向上的压强。总结：液体内部各个方向均有压强。回顾引课中的恒压潜水服，可以看到，潜水服全身上下都是用铁制成，从各个方向保护着潜水员不被液体压强伤害。●探究实验：液体内部压强与哪些因素有关？（1）提出问题：液体内部压强与哪些因素有关？学生提出猜想，并对猜想的理由加以说明。得到最终的猜想：液体内部压强可能与方向、深度和液体密度有关。实验方法：对于多变量问题应使用控制变量法。（2）学生实验：探究液体内部压强大小与方向是否有关。① 学生设计实验表格。对实验表格进行评估。学生完善实验表格。② 学生动手实验，不改变探头所在深度，改变探头在水中的方向，在实验表格中记录探头的方向和对应压强。实验结论：液体内部压强大小与方向无关。（3）学生实验：探究液体内部压强大小与深度是否有关。① 学生设计实验表格。对实验表格进行评估。学生完善实验表格。② 学生动手实验，改变探头在水中的深度5次，在表格中记录探头所在深度h和对应的U型管两侧液面高度所差的格数。③ 教师下发坐标纸，引导学生在坐标纸上绘制水中压强（U型管两侧液面高度所差的格数）随深度变化的图像：先描点，然后观察描出点的分布，发现基本在一条直线上，因此可以拟合出一条直线。④ 观察图像可以发现，图像是一条过原点的直线，并且随着深度加深，U型管两侧液面高度所差的格数越多，液体内部压强越大。因此可以知道，液体内部压强与深度有关，并且液体内部压强与深度成正比。实验结论：液体内部压强大小与探头所在深度有关，且成正比。（4）学生实验：探究液体内部压强大小与液体的密度是否有关。① 学生改进上一实验的表格。对实验表格进行评估。学生完善实验表格。② 学生动手实验，改变探头在酒精中的深度5次，在表格中记录深度h和对应的U型管两侧液面高度所差的格数。③在研究水的压强与深度关系的坐标纸上，学生用另一种颜色的笔绘制在酒精中U型管两侧液面高度所差的格数随深度变化图像。提示学生在同一张图上绘制两个图像时需要做图例。教师对学生作出的图像进行评估。④ 观察、比较两个图像可以发现，相同深度时，酒精和水的压强大小不同（图像的斜率不同）。因此可以知道液体内部压强与密度有关。实验结论：液体内部压强大小与液体的密度有关。●液体内部压强的计算假想液柱法推导液体内部压强公式。在容器中装有密度为ρ的液体，要计算液体在深度为h处的压强p，可在液体中取底面积为S，高为h的一个液柱为研究对象。当液体静止时，液柱也处于静止状态，所以液柱底面所受的竖直向上的压力F与液柱所受重力G二力平衡，即F = G将压强公式、重力公式等带入可得pS = mgpS = ρVgpS = ρghSp = ρgh●帕斯卡裂桶实验简介帕斯卡裂桶实验，并提出问题：为什么帕斯卡仅仅用了几杯水，就把桶压裂了呢？学生通过分析、讨论后回答：由于细管子的内径较小，几杯水灌进去，水深就很大了，对水桶产生了很大的压强。由于桶的面积是一定的，压强越大，在各个方向的压力也随之增大，最终把桶压裂了。3. 课堂小结（1）液体由于受重力作用，且具有流动性，所以液体内部有压强；（2）液体内部压强与深度、液体的密度有关，与探头的方向无关；（3）液体内部压强公式：p = ρgh。4. 课堂练习图8-2-3（1）拦河大坝修的总是上面薄、下面厚，这是因为___________________。（2）如图8-2-3所示，容器中盛有水，a、b、c、d是水中的四点，其中压强最大的是________。（3）在世界最深的太平洋马里亚纳海沟，深潜到104m的海底时，科学家们惊奇地发现一条长约30cm的扁鱼在海底游动，证实了世界最深处也有高度发达的脊椎动物。这条鱼受到的海水产生的压强是________Pa。（ρ海水=1.03×103kg/m3，g=10N/kg）（4）河岸高5m，水深2.5m，一艘小船船底离河床底部2m，水对船底的压强是多大？若船底有一面积为2cm2的小洞被一木塞堵住，水对该木塞的压力是多大？（g取10N/kg）五、教学反思本课教学难点是推导液体压强公式的方法。先通过实验为学生建立对液体内部压强的感性认识，再通过假想液柱法逐步进行推导，让学生最后看到推导得到的公式与实验结论相符，从理论角度完善学生对液体内部压强的认知。本节课在实验过程中要求学生绘制压强（格数）—深度图像，通过亲手绘制图像加深学生对压强随深度、液体密度变化的理解，锻炼学生通过图像解决物理问题的能力，建立“数、理、形”相结合的解决问题的思想。并且，在此次实验中，由于误差的影响，在绘制压强（格数）—深度图像时要第一次接触到拟合图像法。这样，在本节课中，可以让学生对图像法有进一步的理解，了解拟合图像法本质上也是一个减小误差、取平均值的过程，为今后的教学做好铺垫。此外，通过学生自己的动手探究，培养了学生的学习兴趣和主动学习的能力，同时加深了学生对知识的理解和掌握。
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