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水的压强.doc

发布时间:2014-06-12 09:31:42  

第四节 水的压强

教材分析和建议:

本节的中心内容是水的压强,但对水的压强的了解认识有一个剃度,先从压力和压强的概念和联系开始,然后定性和定量分析出改变压强的方法,最后结合实际经验和探究方法一起来了解水的压强,进而推广到一般的液体上!

根据这样的线索,发现学生遇到的第一个理解误区是压力和重力是同一个力,所以教师在这里要注意不能继续抽象化分析,还要通过事例和角度帮助学生一起理解压力和重力的关系。其次,教师应该培养学生从力的三要素开始去认识压力,不然他们认为压力的作用点在施力物体上。第三,压力的作用效果和压强的联系,学生对其意义和定义会混淆,而且也正能显示出学生整理辨析能力的好坏来,而对压强的定量公式,应该设置公式含义、意义、单位、计算(换算)、变形、变化压强大小几个程序有计划地训练学生,但是通过一节课想全部落实是比较困难的,有密度公式作铺垫,相信给予方法是最重要的,为以后一系列定量计算埋下伏笔,比如欧姆定律等。

最后要提到的是探究和实验的教学方法的采用,这是本节学生学习方法和技能培养的重要环节,结合压力作用效果的影响因素和水的内部压强的特点展开实验、探究活动。不管是教师演示还是学生实验,教师重要的是引导而不是代劳叙述,让他们充分地发表自己的见解,形成自己的真正体会和认识,只有这样地获得知识、技能才深刻,才有意义!不要拘泥于实验现象上,更重要的是从现象到本质,要提升认识水平和深度。所以教师一定要做的铺设一个个环节和探究的基本程序,让学生不但手动起来更要脑、口动起来! 教学目标:

知识、技能目标:1、能举例说明压力的特点和压力的作用效果,并能确认压力的作用效果 跟压力的大小和受力面积的大小有关,知道用单位面积上受到的压力

可以很好地反映出压力的作用效果。

2、能写出压强的公式和单位,能由公式出发得出增大和减小压强的方法, 能分析增大和减小压强的实例。

3、了解水对容器底部和容器侧壁都是有压强的,以及压强的大小跟水的

深度之间的关系,并会使用压强计来探究水的压强的特点。

过程、方法目标:4、在观察压力作用效果的实验中,能简单描述所观察到现象的主要特征 并能发现一些问题。(观察能力、提出问题的能力)

5、在参与水的压强的科学探究活动中,学习拟订科学探究计划和实验方

案的设计,能结合大家的智慧,得出理想的方案。(信息收集和处理、

交流能力)

6、学习从该探究实验和现象中归纳出一般液体压强的特点,并能尝试应

用液体压强的特点去解释生活中某些问题和现象。(分析概括能力)

情感、价值目标:7、具有对科学的求知欲,乐于、勇于探究自然现象和日常生活中的物理

学道理。

8、在解决问题的过程中,有克服困难的信心和决心,能体验到战胜、解

决物理问题时的喜悦。

9、有将自己的见解公开与他人交流的愿望,认识交流与合作的重要性,

敢于提出与别人不同的见解,也勇于放弃或修正自己的错误观点。

10、体验到科学与实际生活的密切联系性,知道科学问题就在我们身边。

教学重、难点:

重点:水的压强的特点、压强公式的理解和应用;探究活动。

难点:压力和重力的区分、压强概念和意义的真正理解;水的压强实验表格的设计。 教学方法:

采用引导讲授、讨论、实验和自主探究分析相结合展开教和学的过程!

教学准备:

教师:课件、玻璃槽、实验四脚桌、砝码、沙、报纸、砖块、玻璃管、橡皮膜、压强计。 学生:预习、计算器、已经设计的实验表格、报纸、生活中的用具(与压强有关的)。 课时安排:3课时

板书设计:

第四节 水的压强

一、 压力:是物体间相互挤压而产生的。

作用点:受力物体表面上

1、 压力的三要素 方向:与受力物体表面垂直,并指向内部

大小:只有在水平支持面时,F=G

2、 压力的作用效果跟压力的大小、受力面积大小有关。

二、 压强:定量描述压力的作用效果。

1、 概念:单位面积上受到的压力。

2、 公式:压强=压力/受力面积(p=F/S)

23、 单位:1帕=1牛/米(百帕、千帕、兆帕)

4、 增大压强的方法:增大压力、减小受力面积

减小压强的方法:减小压力、增大受力面积

三、 水的压强(推广到一切液体的压强)

1、一切液体对容器底部、侧壁、内部都有压强,且压强随深度的增加而增大;

2、在同一深度,液体向各个方向的压强是相等的;

3、液体的压强与密度有关,密度越大,压强越大。

教学过程:

一、引入:想办法,试一试:一张薄报纸,一块砖,如何在报纸上安放砖块使报纸破,让砖

掉下去,又怎样处理让报纸不破呢?

思考:同样的一块砖、一张报纸,为什么会产生不一样的效果呢?类似的生活现象有遇

到过吗?这到底是什么原因造成的呢?这就是我们今天要学习的压强的问题!

二、新课:

(一)压力:

引述:下面先来分析几个压力,找到它们的施力物体和受力物体,找到它们的三要素,

特别是力的作用点、方向?

寻找:图1-19、1-20、1-21中压力的三要素。

手对瓶子的压力----作用在瓶子的表面上,方向是与接触面相互垂直。(个人认为

学生不容易这么表达,他们容易说成竖直向下)

压路机对路面的压力----作用在地面山,方向是与地面相互垂直。

钳子对核桃的压力----作用在核桃的表面上,方向是与核桃壳表面垂直。 提问:就如重力的方向是竖直向下一样,压力的方向应该是怎么样的呢?

比较:(最好通过作力的示意图来分析会更直观)力的方向与受力物体的表面垂直,并

指向受力物体内部。

提问:这几个压力它们是怎样产生的呢?----物体之间相互挤压而产生的!(延伸如何判

断物体之间是否有挤压)

举例:寻找生活中存在压力的实例。人坐在沙发上对沙发的压力,人走路对地面的压力,

车子停在地面上对地面的压力,车子停在斜坡上对斜坡的压力,手压图钉时手对图钉的压力.

分析:压力的大小,跟重力的关系。

从水平方向到竖直方向上的变化。发现压力的大小有时等于重力的大小,有时与重力无关。所以不能说压力就是重力,理由呢?最确切的说法是物体在水平面的时候压力的大小等于重力的大小而已!(引导从力的三要素来考虑)

方向:与受力物体表面垂直,并指向内部

引述:在力的作用下会产生相应的作用效果,请同学们来说说在压力作用下能产生哪

些作用效果呢?----疼痛、变形、凹陷等。人在沙滩或者雪地上行走所留下的脚印就是压力使地面产生凹陷的效果。

提问:那么现在我们坐在凳子上听课,我们对凳子所产生的压力有相应的作用效果吗?

在许多情况下,物体表面的凹陷很小,人眼无法看出来,但是它们是存在的。 思考:那么你认为压力产生的效果明显与否可能跟什么因素有关呢?

猜想:压力的大小、受力面积的大小、物体本身的问题(学生可能认为跟物体坚硬程

度有关),今天我们针对同种材料的物体研究。

实验:图1-23,可以根据需要做一定的改进,要求学生抓住观察的关键点和记录并做

分析。(依据学生水平教师考虑引导的深度和幅度)

分析:本实验采用什么方法进行研究的呢?控制变量法,那么是怎样对条件进行控制

的呢?注意唯一性和相同性。

比较:a和b:控制受力面积不变、一样,改变压力大小,看压力的作用效果跟压力的

关系。---结论是:受力面积一定的情况下,压力越大,压力的作用效果越明显。 b和c:控制压力大小不变,改变受力面积的大小,看压力的作用效果跟受力面

积的关系。---结论是:压力大小一定的情况下,受力面积越小,压力的作用效果越明显。

说明:三个组里面真正起到对照组作用的是---b组!

思考:我们判断压力作用效果是否明显是怎么判断出来的,能单纯的看压力大小吗?

还是单单看受力面积呢?还是…….?要两者都看。

结论:由实验说明压力的作用效果跟压力大小和受力面积有关,由它们共同来决定。 疑问:如果我们遇到压力大小和受力面积都不一样,我们怎么知道谁的明显呢?(类

比速度公式的得出,如何比较运动快慢)那么最好的方法是比较单位面积上受

到的压力,等于是相同受力面积比压力大小来比较压力的作用效果。(当然这不

是唯一方法,是较理想方法)这就是压强概念的由来!

(二)压强:

引述:意义:定量描述压力的作用效果。(做说明、浅显易懂)

概念:单位面积上受到的压力。

公式:压强=压力/受力面积(p=F/S)

理解:压力和压强是两个有联系又不同的物理概念。一个是力,一个是描述力所产生

的效果,所以它们的单位是不同的。

单位:从国际单位制出发来看,压力的单位----牛(N),受力面积的单位---米2(m2),

所以压强的单位是----牛/米2,有专门的名称---帕斯卡,这是为纪念科学家帕斯

卡而命名的,简称----帕(pa)。(穿插帕斯卡的故事)

那么1帕到底能产生怎么的效果呢?是大还是小呢?

感受:图1-24、1-25、1-26了解到1帕是一个很小的单位,相当于对折报纸对桌面的

压强,那么它的物理含义是什么呢?表示桌面每平方米面积受到的压力是1牛。砖块平放对地面的压强大约是1000帕,坦克履带对地面的压强约为40000帕。

所以常用的压强单位还有:百帕、千帕、兆帕。(与帕的换算关系)

强调:在计算压强过程中,压力单位是牛,受力面积是米2,才能确定其单位为帕。 计算:通过计算对公式有一个深刻的理解而不是拘泥于死记硬背。

例题1:质量为60千克的人,每只脚接触地面的面积是196平方厘米。当他站在地

面上时,他对地面的压强有多大?(压力和重力大小的关系、面积单位

的换算、压强单位变化)他每只脚对地面的压强是多大呢?

变化思考:如果这个人是在行走,那么他对地面的压强是多大呢?如果做金鸡独

立呢?

例题2:一人用20牛的力把一个重0.2牛的图钉按入竖直的墙壁,已知人的大拇指

222面积是4.5厘米,图钉帽的面积是0.8厘米,图钉尖的面积是0.05毫米,

则(1)墙壁受到的压力是多少牛?(最好画个大致的示意图)

(2)墙壁受到的压强是多少帕?

(3)图钉帽受到的压强是多少呢?

(压力和重力的区分、受力面积和表面积的区分、单位的换算、压强概

念的理解、解题格式的训练)书本放在桌面上,桌面的受力面积是跟

书接触的那部分面积,而不是桌面的表面积。

过渡:在生活和生产中,我们经常会碰到与压强相关的问题,就如摩擦力一样,我们

有时要增大压强,有时要减小压强,以产生有利于我们的作用效果。

讨论:具体可以采用什么方法来增大或减小压强呢?围绕公式出发,就比较容易找到方

法原理。增大压力、减小受力面积来增大压强;反之,减小压力、增大受力面积来减小压强。

分析:桌面上平放的一块砖,如何变化可以增大压强呢?是采用哪一种方法呢?(在相

同压力下,减小受力面积)如果有两块相同的砖,怎么放置压强是最大的呢

对折的报纸完全摊开时,对桌面的压强大约是多少呢?理由?对折再对折呢? 图1-27、28、29、30各采用什么方法来改变压强的大小呢?

辨析:菜刀薄和生锈磨的锋利些的区分;骆驼的生理结构特点和沙漠的适应性反应出生

物与生存环境的适应性。压强变小是否意味着压力在变小呢?生活中更多的是改

变受力面积来改变压强。

补充:生活中还有哪些增大和减小压强的事例呢?火车铁轨、书包背带、雪橇、做沙发、

图钉的构造、过沼泽地、雪地匍匐前进等。(重在听取学生的分析和表达)

引述:固体能产生压强,液体呢?

故事:约翰.墨累的海洋学家的实验,见书本12到13页,我们可以猜想出玻璃

全碎的原因是受到了水的压强。你们是否有亲身体验到水是有压强的呢?

实验:不管有没有,我们一起来做一个演示实验,就一目了然了。

观察:往玻璃管倒水,看到什么现象?----底部的橡皮膜往外凸,说明水对底部产生压

强。

如果我继续加水,直接改变的是水的深度(学生可能认为水量越多压强会越大),

结果发现----深度变大,底部的橡皮膜凸的更明显,就意味着水对底部的压强变

大了。(深度是水面往下的竖直距离)

实验:改用另一个玻璃管,是侧壁带橡皮膜,同样加水再加水,看到什么现象? 如果侧壁有三个小孔,同时打开,能看到什么现象呢?

综合:两次实验的现象和你的发现,可以告诉我们什么结论呢?

水能产生压强。

水对容器底部和侧壁会产生压强,而且深度越大,压强越大。

推广:换成别的液体是否也是这样的结论呢?前人告诉我们是这样的,鼓励同学们回家

验证一下:水和其他液体也会产生压强,由于液体自身的重力,具有流动性的缘

故。

设问:水的内部有没有压强呢?在猜想之前,问问自己有没有实际感受?游泳时,除了

感受到受到水的浮力之外,还有什么感受呢?胸闷---水的内部压强,正如约翰.

墨累的海底实验也是由于受到水内部极大的压强而导致玻璃管破碎的。

引导:那么水内部的压强又有什么特点呢?是不是也是深度越大,压强越大呢?另外还

有别的吗?

(三)探究:水内部压强的特点

安排:以学生实验为主,四人小组,开展探究活动,获得科学的结论。(注意不仅仅是

动手,更多的是大家的交流与合作,即动脑、动口)

程序:

提出问题:水内部的压强可能跟什么因素有关?

建立假设(提出猜想):水的深度、水的方向(学生可能会认为跟水的数量有关,

教师可以根据实际情况给予检验或者引导学生自主探

索)

困难:提供玻璃缸的水,你打算怎么研究出水内部压强跟深度和方向的关系呢?你打算

怎么做?还需要什么器具呢?为了检验猜想,必须有一个能比较压强大小的器材

----压强计。

示范:如何使用压强计来比较水的压强。(基本构造、U型液面差)手给予金属盒的压

强用水的压强来替代。(如果学生基础好,可以让学生来讲讲压强计对探究活动

有什么帮助,能起到什么作用)

程序:

设计实验方案,实验表格(这是非常重要的一个环节,先组内设计,再组际交流,

其实要求很高,渗透的依然是控制变量法!

操作、观察和记录:

得出结论:有现象到本质,让多组学生来讲,相互交流、相互补充。

水的内部存在压强,水的压强随深度的增大而增大。

同一深度,水向各个方向的压强大小相等。

说明水的压强跟深度有关,与方向无关。

推广:到一般液体,得出液体压强的特点,见书本18页填空。

深化:如果是两种液体,同深度、同方向,效果又会是什么样呢?

讨论:如何探究?基本程序是什么样的呢?重在理论。

提出问题(液体的压强跟密度是否有关?)---建立假设(不同液体同深度,

密度大的液体,压强大)---实验方案与操作----检验假设---得出结论。

演示:教师演示,一杯清水、一杯浓盐水,学生观察现象到本质。

结论:液体内部的压强与液体的密度有关,密度越大,压强越大。

总结:以水为例得出液体压强的特点或者说规律:

一切液体对容器底部、侧壁、内部都有压强,且压强随深度的增加而增大; 在同一深度,液体向各个方向的压强是相等的;

液体的压强与密度有关,密度越大,压强越大。

应用:课后练习4、5、6。

三、结课:以学生谈感受、收获和质疑为主,教师点拨为辅!

四、延伸课外阅读:书本18页的“深海潜水”,培养学生兴趣为主,提供好的阅读材料、信

息、杂志和网站。

布置作业:

1、 必做:

2、 选做:

相关资料:

相信大家都知道帕斯卡 (Pascal, Pa) 是压强的单位,但你可能没有想到,这个名字所记念的科学家兼哲学家巴斯.帕斯卡原来是一个十分传奇的人物。这位被人形容为「固执、坚毅、看似好胜无情但又时刻追求和谐的完美主义者」,他除了在流体静力学、或然率和几何学的研究上取得杰出的成就外,还拥有固执的哲学和宗教情操。

巴斯.帕斯卡 (Blaise Pascal) 生于 1623 年,9 岁时与家人迁居巴黎。帕斯卡小时候非

常聪明,他的父亲见他年纪小,不让他读数学,他在12岁时却在好奇心驱使下自学几何学,并发现三角形内角之和是 180 度。父亲知道了这事后甚为惊讶,连忙把欧几里德的几何学名著送给他。原来世界上最早的计算器之一也是帕斯卡在少年时代发明的!但请不要误会,这台计算器并不是你现在手上那些纤巧的电子计算器,它只是一部手动的怪机器,每每需要经过一番复杂而缓慢的机械运动之后,才可以把简单的计算结果显示出来。不过,19岁的帕斯卡最初制造这部计算器的真正目的并不是用来研究数学,他只是为了方便父亲收税而已。

后来帕斯卡做了很多有关大气压力的实验,并确信真空的存在。有一次笛卡儿 (就是他说「我思故我在」嘛!) 去探访帕斯卡,表示对真空的存在十分怀疑,并因此而与帕斯卡争论了整整两天。两人不欢而散之余,笛卡儿更在一封给惠更斯的信中以轻率的语气写道,帕斯卡「这个人的脑袋中实在有太多真空了。」[1] 可是过了一年之后,帕斯卡发现大气压力随着离地面的高度而减低,由此推断地球大气层以外是真空。奇怪的笛卡儿于是突然改变口气,自吹自擂的说两年前他已经开始鼓励帕斯卡从事这项研究,又说他自己虽然没有做过,不过他早就料到这些工作是会成功的!

真空的想法后来又掀起了不争论,但不论如何,帕斯卡的努力始终没有白费。他在 1653 年出版的《液体之平衡论》详细地解释了他的气压理论,后人形容这部著作对液体中的力学平衡作了非常完整和精辟的论述,是流体静力学的第一部经典。帕斯卡在数学上也有重大的成就,他努力研究圆锥曲线,并发现了射映几何学上几条重要的定理。此外,他与费密的交流又奠定了现代或然率理论的基础。

帕斯卡一生身体虚弱,长期受严重头痛的困扰,去世时只有39岁。虽然如此,他从来没有放弃过对物理和数学的研究。可能是因为他对生命的脆弱有深切的体验,又或者因为他在少年时代受从事宗教运动的兄弟影响,终其一生,也对基督教的信仰有着莫大的热诚。特别是有一次他的马车在桥上发生意外,他连人带车被半天钓在桥下,差点赔了性命。此后他更沉溺于宗教的思考,发表了不少有关人类苦难和对上帝信仰的著作。值得一提的是他对信仰的独特理性辨解,他认为如果人有信仰但上帝不存在,人并没有任何损失,相反如果上帝存在但人不去相信他,人便失去了一切。他又列举很多或然率和数学的论证去重申这个说法,不过说到最后,他的结论还是﹕「人被迫要赌一赌。」

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