点击上方蓝字关注“矩道科技”
教学目标:
1. 通过实验,认识液体内部存在压强,了解液体压强的特点。
2. 理解液体压强产生的原因,能够推导出液体压强的公式,并进行简单的计算。
3. 认识液体压强的实际应用——连通器,了解形形色色的连通器。
重点难点:
教学重点:液体压强的特点及影响因素,利用物理模型推导公式。
教学难点:用压强计研究液体内部压强。
教学流程:
新课导入
根据上一节对固体压强的学习,引出问题:静止在桌面上的水杯,对支撑它的桌面有压力,因而对桌面产生压强。杯中的水对杯底有没有压强呢?为什么?
学生思考、回答:有。因为水有重力。
教师:如何证明液体也存在压强呢?
环节一:了解探究液体是否存在压强
1. 教师:请同学们设计一个实验,能够直观地观察到液体有没有压强。(提示:利用力的作用效果)
思考:水有重力,对烧杯底部存在压力,但是这个力是看不到的,如果把烧杯底部换成柔软的薄膜,倒入水后,如果有压强,橡皮膜将会发生变形。
实验:将一段两端开口的玻璃管,一端用橡皮膜封住,往玻璃管内注水,观察现象。
实验结论:倒入水后,橡皮膜下凹,说明液体有向下的压强。水柱越高,橡皮膜形变越大,液体压强越大。
2. 提问:液体具有流动性,如果烧杯中的水没有杯壁的束缚会怎样呢?
实验:在盛水的塑料瓶瓶身处扎一个小孔,观察现象。
实验结论:水从侧壁的小孔中喷出,说明液体对侧面也有压强。下方小孔的水喷出的较远,说明下方小孔处的压强大。
3. 提问:既然液体有向下和向侧面的压强,那有没有向上的压强呢?如何设计实验证明?
实验:将玻璃管一端用橡皮膜封住,然后将这一端插入水中,观察现象。
实验结论:插入水中后,橡皮膜向上凹,说明液体有向上的压强。插入水中越深,橡皮膜形变越大,液体压强越大。
4. 教师总结:以上实验说明,液体向侧面以及上下方向上都有压强,能否说明液体向各个方向上都有压强呢?不同方向上的压强有什么关系?影响压强大小的因素有哪些?下面给同学们介绍一种测量液体内部压强的装置——液体压强计,进一步探究液体内部压强的特点.
环节二:探究液体内部压强的特点
1、液体压强计
液体压强计由探头和U形管构成。探头时由空金属盒蒙上橡皮膜构成的,探头与U形管之间用橡胶管连接,U形管内注入液体。把探头伸入待测液体内部,如果液体内部存在压强,放在液体里的薄膜就会发生形变,U形管左右两侧液面就会产生高度差,高度差的大小反映了薄膜所受压强的大小。
2、实验探究:研究液体内部的压强
(1)把探头放进盛水容器中,看看液体内部是否存在压强。
(2)保持探头在水中的深度不变,改变探头方向,看看液体内部同一深度各方向的压强。
(3)增大探头在水中的深度,看看液体内部压强与深度有什么关系。
(4)更换不同的液体,看看深度相同时,液体内部的压强是否与液体密度有关。
得出结论:液体内部向各个方向都有压强。在液体内部的同一深度,向各个方向的压强都相等。深度越深,压强越大。在深度相同时,液体密度越大,压强越大。
环节三:液体压强的大小
通过以上实验,同学们知道了液体内部压强的特点,那液体压强到底有多大呢?我们利用压强的定义来研究液体的压强。
回顾压强的定义,P = F / S。
要想得到液面下某处的压强,可以设想这里有一个平面,这个平面以上的液柱对平面的压力等于液柱所受的重力,所以计算出液柱所受的重力是解决问题的关键。
如图所示,这个平面上方液柱对平面的压力F = mg = ρVg = ρShg
平面受到的压强 P = F / S = ρhg
因此,液面下深度为h处液体的压强为 P = ρgh
注意:计算时,一定注意单位的统一,密度单位要用kg/m³,液体深度单位要用m,计算出的压强单位才是Pa。
环节四:连通器
1、定义
展示茶壶、锅炉水位计、乳牛自动喂水器、U形排水管等不同形式的连通器,引导学生进行观察,并研究分析它们的共同特点。
分类归纳、引导学生尝试给连通器定义:上端开口、下端连通的容器叫做连通器。
2、思考
请同学们思考:液体压强计中的U形管是不是连通器?组装好的压器计是不是连通器?将胶管注入一些水,两端向上弯曲,是否是连通器?
3、原理
如图,分别计算左侧水柱和右侧水柱对小液面的压强分别是多少,并判断该液柱能否平衡,以及在什么时候平衡。
让学生再一次体会液体压强公式的使用,并积累解决实际问题的经验。
总结:连通器中装的是同一种液体;当液体不流动时,连通器各部分中的液面高度总是相同的。
4、连通器的应用
带领回顾刚才展示的各个图片,指出哪些部分属于连通器,以及使用它们的好处;让学生阅读教材“科学世界:三峡船闸——世界上最大的人造连通器”相关内容,体会连通器在生活中的应用。
板书设计:
关于矩道
上海矩道网络科技有限公司是以“让教育多一个维度”为愿景的高科技创新企业。公司致力于3D互动教学系统、虚拟现实VR教学系统的研发、应用与市场化。
矩道VR/3D实验室从教学实践出发,以学科核心素养为指导,以开放性、研究性、科学性为主要目标,为老师和学生提供高自由度的“探究实验室”和探究式学习方案,为信息技术与学科课程整合提供高度融合的实验室解决方案。
截止至2019年年底,已有数百所学校将矩道VR/3D实验室应用于教学,我们希望:每一个学生都拥有一个属于自己专业而安全的VR/3D实验室。
申请演示版软件,添加QQ:3235186608 即可
矩道科技—— 让教育多一个维度
点击阅读原文,
了解更多