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第 2 节 液体的压强
导入一:
设置疑问,激发兴趣
【思考 1】 展示在不同深度处潜水时的情景:(1)无器具潜水;(2)潜水至 20 米深
处;(3)潜水至 500 米深处.
指导学生思考,三幅图的相同点和不同点.
【思考 2】 展示带鱼和潜水艇.
指导学生思考:(1)带鱼生活在深海中,为什么我们没有见过活带鱼?(2)潜水艇为什么要
用抗压能力很强的厚钢板制作?水下的压强大吗?
[设计意图] 从学生熟知的生产生活中的现象入手,让学生认识到液体有压强,进而引
出课题.这不仅能引起学生的思考、激发学生学习新知识的兴趣,同时也体现了“从生活走向
物理”这一新课程标准的基本理念.
导入二:
情境导入:
历史上有一位法国科学家帕斯卡,他对液体进行过很多研究,做过很多有名的实验,有一
次,他在一个封闭的桶中装满水,再把一根很细的长管子与桶的开口处连接起来,并且密封好,
如图所示,然后他站在楼上的阳台上,向细管中注水,倒入一小杯水后,水就把水桶压破了.
你知道为什么一杯水就能压破水桶吗?2
导入三:
1.烧杯放在水平桌面上对桌面会不会产生压强?为什么?
2.如果在烧杯中加入水,水对烧杯底和杯壁会不会产生压强?为什么?
3.当问题出现不同意见时,最好的验证方法是什么?
学生回答:1.会,因为烧杯受到重力.
2.不会(讲不出原因);会,因为水受到重力并具有流动性.
3.实验验证.
[设计意图] (1)在复习旧知识时引出新问题,激发学生的探究欲望和学习兴趣.
(2)培养学生的科学素养和学习兴趣.
(3)学生的想法很多很多,他们的好多想法来自生活,有的难免有点不着边际,但是老师
应当给予适度的评价,切不可抹杀学生的积极性、发散性思维及创造性.
一、探究液体对容器底部和侧壁的压强
思路一
1.如何设计实验探究液体对容器底部和侧壁有无压强(例如水)?
2.其他液体行不?比如盐水.
[设计意图] (1)让学生讨论液体对容器底部和侧壁有压强的原因,既锻炼学生的自主
设计能力,又促进学生之间的合作与交流,学会倾听别人的想法和建议,让学生养成善于思考
的习惯,更是为了学生在接下来的学习中,能够敢于大胆的想象,为解决液体内部压强大小做
个铺垫.把课堂交给学生,让学生充当主人,自主设计实验.
(2)设置一个小问题,就从研究水转移到其他液体上.这体现了从一般到特殊的认识规律.
(3)引导学生在实验过程中注意观察实验现象并思考实验结论,养成良好的实验习惯.
3.由学生分组讨论,小组代表回答,在各小组的争论中达成共识:
(1)用一个塑料袋装满水,用一个钉子在底部扎一小孔,水就会从底部流出,表示水对容
器底部有压强.用钉子在袋子的四周扎上一些小孔,水就会从四周喷出,表示水对容器侧壁有
压强.
(2)如果塑料袋里装的是别的液体(如盐水),实验现象是一样的.
(3)拓展:液体对容器底部和容器侧壁都有压强.(组织学生讨论)液体有重力,所以对容
器底部有压强;液体和固体不同,有流动性,容器壁阻挡着它流动,它就会对容器壁有压强.
全班同学共同思考,得出结论:液体(水或盐水)对容器底部和侧壁都有压强.
反馈练习:
因为液体具有 ,所以它对容器底部有压强;由于液体还具有 ,所以液体
对阻碍它流动的容器侧壁产生压强.
思路二
引导学生设计实验并说明通过什么展示液体压强的存在.3
这个设计是通过什么来展示液体也存在压强的呢?
方案一:利用如图所示装置,当水倒下去时,能看到橡皮薄膜鼓起来.(橡皮薄膜的形变说
明了液体压强的存在)
[设计意图] 让学生感悟液体对容器底和侧壁有压强.
方案二:在瓶子上打洞,然后往里面装水.(水射出来则说明了液体内部存在压强)
[设计意图] 通过转换法让学生感悟液体存在压强,及压强大小的不同表现.
方案三:利用液体压强计.(利用压强计 U 形管的左右两侧液面高度差来展示液体压强)
[设计意图] 通过转换法让学生感知液体存在压强,及压强大小的不同表现.
[知识拓展] 液体压强产生的原因:
(1)液体由于受到重力作用,对支撑它的容器底部产生压强.
(2)液体没有固定形状,具有流动性,对阻碍它流动的容器侧壁产生压强.
(3)液体内部由于各相邻部分之间相互挤压,液体内部向各个方向都有压强.
[过渡语] 液体的内部存在压强,液体内部压强有什么规律呢?下面我们用实验来探究
一下?
二、探究液体内部压强的规律
1.提出问题
刚才探究了液体底部和侧壁都有压强,那么液体内部有无压强呢?具有什么规律呢?试举
生活实例说明.到了夏天游泳时,当水达到脖子时,呼吸时会有什么感觉?又说明了什么?
[设计意图] 从生活中体验和感悟游泳时身体受到水产生的压强.学生顺着教师设置的
思路进行猜想与实验设计.降低难度,以保证在有限的时间内完成实验探究.保持探究活动的
趣味性和连续性.
2.进行猜想
如果有,如何验证呢?将绑着橡皮膜的正方体放入水中,发现上下前后左右都凹下去了.
学生猜想:(1)与深度 h 有关;(2)与液体种类有关;(3)与方向无关.
3.设计实验
出示压强计,简单解释其结构、原理及使用方法(压强计是测量液体内部压强的仪器).学
生设计实验思路,绘制实验表格.
学生尝试设计,在讨论合作中找到最佳方案.
深度(厘米) 橡皮膜朝向 压强计液面高度
差4
水 盐水
向上
向下3
向侧面
向上
向下6
向侧面
[设计意图] 设计实验是做好实验的前提,可以明确实验步骤,优化实验方案,预防实验
安全事故发生,做好应急处置预案.
4.进行实验
教师演示实验,学生观察现象,记录数据.
(1)将探头放在盛水容器的同一深度,改变橡皮膜(探头)朝向,看到什么现象?
(2)压强计由浅到深放入水中,看到什么现象?
(3)把压强计的探头分别放在深度相同的水和盐水中.
5.分析论证
根据实验,发现压强大小与什么因素有关?与什么无关?由实验你能得出什么结论?是由
哪些数据得出的?
小组代表汇报实验结论并解说.
师生分析实验数据,得出结论:
在同种液体的同一深度,液体向各个方向的压强相等,在同种液体中,深度增加,液体的
压强增大; 不同液体的压强还跟它的密度有关,在深度相同时,液体的密度越大,压强越大.
6.交流评估
今天的实验到此为止,让我们回顾一下今天的实验:(1)实验设计有无不合理的地方?(2)
操作中有没有失误?(3)测量结果是不是可靠?
[设计意图] (1)让学生经历科学探究的一般过程:提出问题——进行猜想——设计实
验——进行实验——分析论证——交流评估.便于学生知道一种研究问题的思维方法.
(2)初中学生往往喜欢做实验,但容易忽视数据记录,数据处理能力尤其薄弱,在此教会
学生如何处理数据.
(3)落实新课标要求,在强调知识的理解和记忆的同时,注重科学研究方法的学习,培养
学生敢于质疑的思维习惯.给学生创设出类似科学研究的情景,提供给学生动手、动脑、动口
的时间和空间,使他们亲自参与探究、发现和体验,在探究过程中学会学习,掌握探究实验的
基本步骤和科学方法.
(4)通过交流评估,分析实验设计、实验过程和实验结果,思考总结,提出改进意见和完善
方案.
反馈练习:
1.潜水员为什么要使用不同的潜水服?
2.深水炸弹为什么会在设定的深度爆炸?
[设计意图] 充分利用教材资源,从生活、生产和现代军事中的现象入手,引起学生思考.
根据学习的有关内容,学生相互讨论、畅所欲言、大量举例.体现学生的参与意识,学生把物
理知识应用到生活实际,解释生活中遇到的现象,体现了从物理走向生活的理念.
[过渡语] 液体内部压强大小能否准确地计算出来呢?
三、液体压强的大小
1.由于在同一深度液体向各个方向的压强相等,我们只要算出某一深度液体竖直向下的
压强,也就同时知道了液体在这一深度各个方向上的压强大小.5
2.假设液面下某处有个水平放置的平面,计算这个平面上方液柱对这个平面的压强?设
平面在液面下的深度为 h,平面面积为 S.
这个液柱的体积是:V=Sh.
这个液柱的质量是:m=ρV=ρSh.
这个液柱的重力是:G=mg=ρShg.
这个液柱对平面的压力是:F=G=ρShg.
平面受到的压强是:p= = =ρgh.
[知识拓展] 理解和应用液体压强公式 p=ρgh 时,应注意以下几点:
(1)理解公式 p=ρgh 的物理意义,公式中的压强是由液体自身产生的,液体内部的压强
只跟液体的密度和液体的深度有关,而跟液体的体积、重力无关.
(2)公式中“h”表示深度,是指由研究的点到液体自由液面的竖直距离,而不是从研究点
到容器底部的距离,不能把“h”理解成“高度”,能准确地判断出“h”是计算液体压强的关
键.
(3)公式仅适用于静止的液体,不适用于流动的液体和气体,对于规则固体的压强,只是
一种特殊情况.
(4)计算液体对容器底部的压力时,一般采用 p=ρgh 或 F=pS 来计算,因为在很多时候液
体对容器底的压力不等于液体受到的重力.
根据上面计算液体压强的公式,说说液体的压强跟哪些因素有关?是什么关系?跟所取的
面积有关吗?
3.例题解答(见课件).
教师引导学生审题,读懂题意,分析题意,应用液体压强知识,师生互动,学以致用,解答
例题.
反馈练习:
1.工程师为什么要把拦河坝设计成下宽上窄的形状?
2.两个底面积不同的烧杯中盛同种相同质量的液体,哪个容器底受到的压强大?
3.计算:潜到海面下 50 m 的潜水员,受到海水的压强是多少?
四、连通器
创设情境:液体压强的知识在自然界和生活中都有大量的应用.利用自制的泉水演示模
型演示泉水喷涌的过程.降低塑料瓶的位置,泉水喷涌的高度也降低.
问题:(1)为什么泉水会涌出地面,并且会喷射较高的高度?
(2)为什么降低塑料瓶的位置,泉水喷涌的高度也降低?
(3)如果降低塑料瓶的位置到与泉眼相平,泉水还会涌出吗?
【学生活动】 观察实验现象,思考回答.
结论:这种上端开口、下端连通的容器叫做连通器.连通器里的液体不流动时,各容器中
的液面高度总是相同的.
(4)举例分析连通器:茶壶、锅炉的水位计、船闸、水塔与自来水管.
(5)播放视频:介绍连通器的应用.6
1.如图所示,在探究液体内部压强特点的过程中,将微小压强计的金属盒放在水中,下列
做法能够使压强计 U 形管两边液面的高度差减小的是 ( )
A.将压强计的金属盒向下移动一段距离
B.将压强计的金属盒向上移动一段距离
C.将压强计的金属盒在原位置转动 180°
D.将压强计的金属盒放在同样深度的食盐水中7
解析:将压强计的金属盒向下移动一段距离,深度增加,压强计 U 形管两边液面的高度差
增大,A 错;将压强计的金属盒向上移动一段距离,深度减小,压强计 U 形管两边液面的高度
差减小,B 正确;将压强计的金属盒在原位置转动 180°,深度不变,压强计 U 形管两边液面高
度差不变,C 错;将压强计的金属盒放在同样深度的食盐水中,因食盐水密度大于水的密度,
压强计 U 形管两边液面的高度差增大,D 错.故选 B.
2.如图所示,甲、乙两只相同规格的试管中分别装入等质量的液体后,放置在同一水平桌
面上,当甲试管倾斜至其中的液面与乙试管中液面相平时,甲、乙两试管底部液体产生的压强
分别为 p 甲和 p 乙,则它们的关系正确的是 ( )
A.p 甲=p 乙
B.p 甲p 乙
D.无法确定
解析:由图知 V 甲>V 乙,因为 m 甲=m 乙,所以两种液体的密度:ρ 甲
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