内容正文:
智想卓育 RJ 8年级下
第2节 液体的压强——第1课时(液体压强的特点及其大小)
【核心素养目标】
物理观念
1.知道液体内部存在压强以及液体内部压强的方向。
2.知道液体压强的特点,液体压强与液体深度和密度的关系。
3.能熟练掌握液体压强的计算公式,并能进行简单计算。
科学思维与探究
1.通过演示液体对容器底部和侧壁都有压强,加强观察、分析、归纳的能力。
2.通过探究,了解液体压强大小跟什么因素有关。
3.通过模型建构,推导、掌握液体压强与液体的密度和深度的定量关系。
科学态度与责任
1.通过大量的生活感知和生活经验来激发学生的学习兴趣和求知欲望,感受物理与生活的紧密联系。
2.通过实验探究培养学生严谨的学习态度和掌握科学的探究方法。
3.通过利用液体压强公式分析实际生活问题,体会物理学对人类生活的推进作用,培养学生的社会责任感。
【教学重点】
1.理解液体内部压强的特点。
2.能熟练掌握液体压强的计算公式p=ρgh,并能进行简单计算。
【教学难点】
1.理解液体压强与液体深度及密度的关系。
2.利用实验定性探究液体内部压强与密度、深度的关系;引导学生建立物理模型,推导液体压强公式。
【教学方法】
观察法、探究、实验、分析讨论法。
【教学准备】
水(带颜色)、烧杯、微小压强计、侧壁和底部蒙有橡皮膜的塑料管两只,不同密度的液体(水、浓盐水、酒精等)等。
教学过程
一、引入新课
[师]提出问题:把装在塑料袋中的方形冰块放在地面上,冰块的四个侧面不会挤压塑料袋。冰块熔化成水后,塑料袋就被水撑得鼓鼓的。这说明什么?
[生]说明液体压强具有跟固体压强不同的特点。
[师]你知道液体压强有哪些特点吗?下面我们一起来探究这个问题吧。
二、新课教学
1.液体对容器底和侧壁的压强
问题1:液体对容器底有压强吗?
在一个两端开口的玻璃管底端扎好橡皮膜,逐渐加水观察现象。
现象:没加水时,橡皮膜是平的;当水倒入后,底部橡皮膜向外凸出。
结论:液体由于受到重力的作用,而对支撑它的容器底部有压强。
问题2:液体对容器底有压强,对容器侧壁也有压强吗?
在侧壁有开口的玻璃管上扎好橡皮膜,逐渐加水观察现象。
现象:没加水时,橡皮膜是平的;当水倒入后,侧壁的出水口处的橡皮膜向外凸出。
演示实验:在饮料瓶侧壁开个口,用手堵住口,然后向饮料瓶中倒入带颜色的水至开口上方一段距离,松后,观察实验现象。
现象:液体从瓶子的侧壁孔中喷出
结论:液体由于具有流动性,会对阻碍它流散开的侧壁有压强。
总结:液体压强产生的原因:由于液体受到重力的作用且具有流动性,所以液体向各个方向都有压强。
2.微小压强计
液体对容器底和容器侧壁都有压强,它的大小与哪些因素有关呢?液体内部有没有压强?如何测量?在此探究前,我们先来认识下测量液体压强的工具——微小压强计。
①用途:测量液体内部的压强。
②构造:探头(橡皮膜和金属盒)、橡皮管、U形玻璃管(含红墨水)、刻度板。
③工作原理:利用U形管两端液面的高度差来比较液体压强大小,属于转换法。压强越大,U形管两边的液面高度差越大。液体压强等效手对橡皮膜的压强,属于等效替代法。
④注意:实验前怎样检查装置仪器气密性?
答:手压橡皮膜,保持一段时间压力不变,观察U形管两端液面高度差是否变化。
⑤探头没有浸入水中,U形管内液面不平,应怎么处理?
答:从水中取出探头,剪掉胶管接头处,重新接好。
压强计
3.探究液体压强与哪些因素有关
[师]提出问题:同学们在游泳时,游到深处感觉胸口有没有闷的感觉?为什么深海潜水服要比浅海潜水服更厚重些?为什么潜水器要用特种钢板制作?还有其他与液体压强有关的实例吗?
请同学们根据生活经验猜想液体压强与哪些因素有关。
[生]列举相关实例,提出猜想。
[师]对学生提出的猜想进行总结,根据前面的学习和生活经验,去除错误猜想。
演示实验:探究液体内部压强的特点
1.实验器材:压强计、水、盐水、大烧杯、刻度尺
2.实验方法:控制变量法、转换法、等效替代法。
①控制变量法:液体内部的压强与多个因素有关,每次只能研究与一种因素的关系。
②转换法:将U形管压强计的探头放入液体中,根据U形管两管水面的高度差判断液体压强大小。
③等效替代法:液体的压强等效橡皮膜受到的压强。
3.实验步骤
(1)把探头放进盛水的容器中,看看液体内部是否存在压强。保持探头在水中的深度不变,改变探头的方向,看看液体内部同一深度各方向的压强是否相等;
现象:观察到U形管两侧液面高度差不变。
结论:同种液体内部同一深度,向各个方向的压强都相等。
(2)增大探头在水中的深度,看看液体内部的压强和深度有什么关系;
现象:观察到U形管两侧液面高度差变大。经过多次实验,观察到同样的现象。
结论:同种液体内部压强,深度越深,压强越大。
(3)换用盐水,保持探头在清水和盐水中的深度相同,液体内部的压强是否与密度有关。
水 盐水
现象:观察U形管两侧液面高度差,在盐水中的高度差大。
结论:深度相同时,液体密度越大,液体内部压强越大。
4.实验结论:
液体压强的特点
(1)液体内部向各个方向都有压强;
(2)在同一液体内的同一深度,各个方向的液体压强大小相等;
(3)同种液体内部的压强随深度的增加而增大;
(4)在相同深度时,液体密度越大,液体压强越大。
5.应用与解释:
(1)潜水员下潜深度为什么会有限制?
答:因为同种液体中液体压强随深度增大而增大,人下潜越深人受到的海水压强越大,当外部海水压强远大于人体内部压强,人会发生危险。
(2)拦河坝截面为什么设计成上窄下宽的梯形?
答:因为同种液体中液体压强随深度增大而增大,因此在水下深度越大对坝体的液体压强越大,深度大的地方需要修宽些以增加抗压能力。
(3)为什么深海鱼类被捕捞上岸后会死亡?
带鱼等深海鱼类长期生活在深海当中,内脏器官适应了深海中巨大的压强。一旦离开海洋,由于外界压强的忽然降低,内脏器官会爆裂而导致死亡
2.液体压强的大小
(1)液体内部压强的大小
通过上述实验探究,我们知道液体的压强与液体的密度和深度有关,那么液体内部压强到底怎么计算呢?
要想知道液面下某处的压强,可用模型法:设想该处有一个水平“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。计算液柱对平面的压强。
设液体的密度是ρ,液柱截面积是S,液柱的高度为h.
设该平面在液面下的深度为h,平面的面积为S,则:
液柱的体积 : ;
液柱的质量:
液柱对平面的压力:
平面受到的压强:
因此,液面下深度为 h 处液体的压强为
其中“ρ”是液体的密度,“h”是物体所处液体中的深度。
注意:深度是指被研究点到液面的垂直距离,从液面往下看;而高度是指从视觉平面往上看。
(2)液体压强公式的的理解和运用
①只适用于静止的液体内部压强的计算。
②液体的压强只与液体的密度和深度有关,而与液体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器形状均无关。
③计算时要统一单位:p---Pa;ρ---kg/m3;g---9.8 N/kg;h---m。
(3)计算液体对容器底的压力和压强问题
一般方法:首先确定压强;其次确定压力
特殊情况:如直柱形容器可,先求F,再用确定压强(对放在水平面上的直柱形容器)
压强公式p=F/S与p=ρgh的比较
(4) 液体压强的简单计算
[师]展示教科书中例题,请学生们对例题进行分析、计算。教师巡视并指导,规范学生作答习惯。
[生]认真观看例题,思考并计算。
三、课堂小结
让学生自己归纳总结本节课的学习效果。
四、布置作业
五、板书设计
第2节 液体的压强 第1课时
一、液体压强产生的原因:液体受到重力且具有流动性
二、液体压强的特点
1.液体对盛它的容器的底部和侧壁都有压强;
2.液体内部向各个方向都有压强;在同一深度,液体向各个方向的压强相等;
3.液体压强随深度的增加而增大;
4.在同一深度,液体的密度越大,压强越大。
三、液体压强大小
公式:p=ρgh:
液体的压强只与深度及液体的密度有关,与液体的质量、重力、液体体积,形状无关。
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