“流體壓強與流速的關系”教學設計

胡珍珠 賀建東

課型

新授課

課時

課時

年級

8年級

設計理念

作為以實驗為基礎的學科，科學實驗是科學課程教學中的重要環(huán)節(jié)，既能鞏固科學知識，驗證科學結(jié)論，又能培養(yǎng)學生的科學態(tài)度和科學精神。因此，教學活動中，教師應以學生為主體，選擇貼近生活的實驗，豐富課堂教學，為新課程增添時代的源泉和生活的活力，激發(fā)學生的求知欲，活化科學課堂教學，促使學生由書本知識向?qū)嵺`能力轉(zhuǎn)化，促進學生的全面發(fā)展。

本節(jié)課以從生活走向科學，從科學走向社會的理念為中心，教師以問題展開式教學推動課堂進程，使學生逐步從感性認識上升到理性認識，培養(yǎng)學生主動探究的能力，做到以學生為主體，把課堂交給學生。本堂課所有結(jié)論均通過演示實驗或?qū)嶒炋骄康贸?，在過程中引導學生觀察實驗現(xiàn)象，分析實驗結(jié)果，幫助學生理解流體壓強與流速間的關系及應用;把生活、科學、社會有機結(jié)合起來，讓科學教學源于生活、實踐于生活，引導學生運用科學知識解釋生產(chǎn)生活，并不斷超越生活。

教材分析

“流體壓強與流速的關系”是浙教版《科學》課本8 年級上冊第2 章第3 節(jié)第3 課時的內(nèi)容。這節(jié)內(nèi)容放在大氣壓強之后作為拓展和必要補充，是對氣體和液體壓強的進一步學習。

氣體壓強和液體壓強之所以存在，其中1 個重要原因是它們具有流動性，即可以產(chǎn)生一定的流速。本節(jié)課的主要內(nèi)容是探究流體壓強與流速的關系，加深學生對氣體壓強和液體壓強的理解。由“流體的流速越大，壓強越小”造成的現(xiàn)象在日常生活中經(jīng)常見到，課程根據(jù)初中生求知欲強的特點，利用實驗探究和模型展示，激發(fā)學生思考，探究物理規(guī)律，認識生活中的常見現(xiàn)象及背后的科學原理，學會應用科學知識解決實際問題。

學情分析

知識基礎

學生已經(jīng)學習了與壓強相關的知識，知道了氣體壓強與液體壓強產(chǎn)生的原因，對靜止時氣體壓強和液體壓強的特點有一定的了解，知道了壓強與力的關系，這些知識有利于本節(jié)課的學習;生活中有許多關于流速與壓強的例子，學生看到這些現(xiàn)象無法進行解釋，不知道流體壓強與流速的關系。

學習能力

本節(jié)課的教學對象是8 年級學生，他們具有一定的科學探索精神，具備一定的觀察能力、邏輯思維能力和分析歸納能力，但對于物理知識的理解與運用仍停留在感性認識上，抽象思維能力較弱，很難將流體壓強與流速關聯(lián)起來，需要教師重點引導。

學習心理

8年級學生好奇心較強，喜歡思考，對一些奇怪的現(xiàn)象容易產(chǎn)生興趣，有較強的探索欲和求知欲，且對實驗的趣味性要求較高，要求教師對實驗不斷進行改良和創(chuàng)新，讓實驗更富趣味性。

教學目標

知識與技能

知道流體的概念，以及流體壓強與流速間的關系。

了解并能解釋生活中與流體壓強相關的現(xiàn)象。

過程與方法

通過觀察和實驗，認識并歸納流體壓強與流速的關系。

通過實驗，讓學生學會運用歸納、類比、逆向思維等方法，培養(yǎng)學生觀察、猜想、科學推理的能力。

面對現(xiàn)實生活中流速與壓強現(xiàn)象，學生能運用所學知識進行分析和解釋。

情感態(tài)度與價值觀

觀察因流體壓強差產(chǎn)生的現(xiàn)象，感受大自然的神奇，激發(fā)好奇心和求知欲。

通過對地鐵安全線等現(xiàn)象的解釋，提高安全常識。

感受科學的實用性，增強學習科學的成就感。

教學重難點

通過實驗探究獲得流體壓強與流速的關系;運用流體壓強與流速的關系解釋日常生活中的現(xiàn)象

教學方法

教的方法主要包括講授法、探究式教學法、啟發(fā)式教學法和直觀演示教學法;學的方法主要包括實驗探究法、合作交流法和自主學習法。最終達到教學相長的效果。

材料準備

多媒體課件，A4 紙張，1 個吹風機，1 架自制紙飛機，“彩屑飛舞”教具（包含弧形軟管和輕質(zhì)彩屑紙屑），“乒乓賽跑”教具（3根透明水管、3 個乒乓球），“小小瓶蓋水中游”教具（包含細線、1 個50 mL 針筒、1 個裝水容器和2個塑料瓶蓋），自制液體流速裝置（10 mL、20 mL、50 mL 針筒各1 個，3 根透明吸管，1 個塑料瓶）。

教學流程

環(huán)節(jié)一： 流體飛機， 蓄勢待發(fā)——創(chuàng)設情境，引入課題（3 分鐘）

創(chuàng)設情境 今天老師給同學們帶來了1 架神奇的飛機——“流體號”飛機，老師可以在不接觸“流體號”飛機的情況下讓它上升，請同學們仔細觀察，并思考其中的原因。

教師活動 進行演示實驗，將提前制作好的“流體號”飛機置于講臺上，并用吹風機吹動飛機上方，發(fā)現(xiàn)飛機向上升起（圖1）。提出問題：“流體號”飛機為什么可以上升？

學生答案預設 大氣壓使“流體號”飛機向上升起。

教師引導 大氣壓如何讓“流體號”飛機上升，這中間發(fā)生了什么？帶著這個問題，開啟航行探秘之旅。

教師提問 同學們是不是很好奇這架飛機為什么叫“流體號”，同學們知道流體是什么嗎？

學生答案預設 流動的液體。

教師引導，學生思考 教師逐步引導學生，激發(fā)學生思考，完善流體的概念。

板書 流體= 液體+ 氣體。

設計意圖 運用操作簡單、現(xiàn)象明顯的實驗導入，符合學生知識基礎;設疑不解疑，能激發(fā)學生的好奇心和求知欲，營造良好的課堂氛圍;“流體號”飛機的引入，可較為自然地引出流體的概念。在后面的學習中，教師將逐步引導學生了解“流體號”飛機上升的真正原因，做到首尾呼應式教學。

環(huán)節(jié)二： 風起云涌， 彩屑飛舞——科學推理，提出猜想（10 分鐘）教師活動 進行演示實驗，將提前制作好的“彩屑飛舞”教具置于講臺上，用吹風機在弧形管的一端沿管口水平吹動氣流（圖2）。

提出問題：彩色紙屑會從哪個管口飛出來？為什么可以飛出來？聯(lián)系“流體號”飛機起飛的原因，小組討論提出猜想。

學生討論交流 可能出現(xiàn)的困難：不能把流速與壓強、壓強與力、力與運動狀態(tài)聯(lián)系起來。

教師啟發(fā)追問 ①彩色紙屑從靜止到運動，老師改變了什么？ ②吹風機吹風會影響什么？ ③周圍空氣運動了，為什么彩色紙屑就飛出來了？ ④受力大和受力小還能說明問題嗎？⑤猜想一下空氣流速與壓強之間的關系。

學生答案預設 ①用吹風機吹動了弧形管的一側(cè)。②吹風機周圍的空氣也跟著流動起來。③受到了力的影響：弧形管口受力較小，弧形管內(nèi)受力較大。④由公式P =F /S可知：弧形管口受力小，說明該部位壓強相對較小。⑤空氣流速越大，壓強越小。

板書 流速越大，壓強越小。

設計意圖 采用彩色紙屑，現(xiàn)象明顯，效果突出，能夠吸引學生的注意力。通過層層設問，引導學生把運動與力、力與壓強、壓強與流速聯(lián)系起來，最后猜想出空氣流速與壓強間的關系;教會學生用科學推理的方式分析問題，同時強調(diào)分析得出的結(jié)果只是初步結(jié)論或猜想，要通過大量實驗驗證才能得出最終的結(jié)論。

環(huán)節(jié)三： 妙趣橫生， 大開眼界——實驗探究，得出結(jié)論（12 分鐘）實驗活動1 讓同桌2 人進行實驗，1 人將2 張A4 紙垂直平行放置，另1 人用嘴往紙張中間吹氣，觀察現(xiàn)象。然后，教師利用提前制作好的教具，將2 根鋼管旋轉(zhuǎn)平行靠近，使2 張A4 紙平行向下垂放，紙間保持一定空隙（圖3），用吹風機向2 張紙間緩緩吹動空氣，會發(fā)現(xiàn)2 張紙慢慢靠近（圖4）。引導學生認識到該現(xiàn)象印證了前面的猜想。

實驗活動2 將3 根透明水管用玻璃膠固定，且在每根水管中放置1 個乒乓球（圖5）。實驗開始前將3 個乒乓球推至同一邊的相同位置，再用吹風機在另一邊吹風（圖6），觀察3 個乒乓球的運動情況。

提出問題：3 個乒乓球為什么會這樣運動？能否得到其他新的結(jié)論？

學生答案預設 空氣流速越大，壓強越小;流速越小，壓強越大。最上方乒乓球離吹風機最近，因此空氣流速最大，壓強最小，所以乒乓球運動最快;越往下空氣流速越小，壓強變大，乒乓球運動速度變慢。

教師提問 我們已經(jīng)知道氣體流速與壓強之間存在著關系：氣體流速越大，壓強越小;氣體流速越小，壓強越大。大家可以嘗試分析“流體號”飛機上升的原因嗎？

學生答案預設 由于吹風機的作用，“流體號”飛機上方氣體流速較大，壓強較小，下方還是原來的大氣壓，出現(xiàn)壓強差，所以“流體號”飛機上升。

設計意圖 實驗活動1 中吹風機的氣流可以持續(xù)吹出，實驗現(xiàn)象能持續(xù)呈現(xiàn)，生動直觀，便于學生持續(xù)觀察，比起教材中一口氣吹紙片現(xiàn)象僅能維持瞬間的實驗更為生動。傳統(tǒng)教學中，大多數(shù)教師所進行的實驗僅驗證了氣體流速越大，壓強越小，而忽略了氣體流速越小，壓強越大這一結(jié)論的驗證，極具趣味性的實驗活動2 直觀驗證了氣體壓強與流速之間的關系。此外，引導學生利用氣體流速與壓強的關系解釋“流體號”飛機上升的原因，做到首尾呼應。

環(huán)節(jié)四：高低相吸，水之芳華——知識遷移，鞏固提升（12 分鐘）教師提問 流體除了氣體之外還有液體，請大家猜想一下：液體的流速與壓強間有什么關系呢？

學生答案預設 應該和氣體一樣，流速越大，壓強越小;流速越小，壓強越大。

實驗活動1 在水槽中加入適量水，再將2 個相同大小的瓶蓋置于水槽兩端（圖7），此時瓶蓋在水中處于豎直向上狀態(tài)，然后用針筒向2 個瓶蓋中加水。

教師提問 用針筒向2 個瓶蓋中加水時，2 個瓶蓋將做什么運動呢？

學生答案預設 2 個瓶蓋逐漸靠近（圖8）。

實驗活動2 在提前制作好的教具中注入適量紅色的水，把出水口用夾子夾住，此時3 根水柱水位高度一致，表明相同深度的壓強相同，之后拿下出水口的夾子，觀察現(xiàn)象。

教師提問 3 根水柱里的水位不一樣高，這是為什么呢，同學們嘗試分析一下原因。

學生答案預設 處在橫截面大、水流速度慢處的水柱水位相對高一些，說明流速慢的位置壓強相對大，處在橫截面小、水流速度快處的水柱水位相對低低一些，說明水流速度快的位置壓強相對小，也就是說，在液體中，流速大的地方壓強小。

板書 流速越小，壓強越大。

設計意圖 從氣體入手，引導學生推導出液體流速與壓強間的關系。通過一系列趣味實驗驗證猜想，形成最終的探究結(jié)論。整個實驗探究活動培養(yǎng)了學生的學習遷移能力和解決實際問題能力。

環(huán)節(jié)五： 科學生活， 生活科學——學以致用，加深理解（8 分鐘）教師提問 坐地鐵或者火車時，會看到一條黃色警戒線（圖9），能用所學知識分析為什么要設置這條線嗎？

學生答案預設 當列車運動時會帶動周圍空氣流動起來，黃線以內(nèi)壓強較小，黃線以外為大氣壓強，如果越過黃色警戒線，人很可能被吸過去。

教師引導 越過黃線很危險，希望同學們能夠遵守交通規(guī)則。

新聞解讀 1912 年，當時世界最大的遠洋輪之一“奧林匹克號”

正在大海上航行，離它100 米左右的地方，有一艘比它小很多的鐵甲巡洋艦“豪克號”與它平行疾駛，突然“豪克號”沖向“奧林匹克號”，最終兩船相撞（圖10）。提出問題：為何正常行駛的2 艘船會相撞？

學生答案預設 當2 艘船接近平行行駛時，兩船之間的水被擠在一起，水相對船的流速比外部大，壓強比外部小，所以外部壓強較大的水就把2 艘船擠在一起了。

作業(yè)布置 作業(yè)本練習題;尋找生活中其他體現(xiàn)流體壓強與流速關系的實例，并嘗試解釋原理。

設計意圖 首先，選用地鐵安全線的例子可提高學生的安全意識;其次，由于生活中與液體流速規(guī)律有關的現(xiàn)象并不常見，為了加深學生理解，加入兩船相撞的新聞，通過對新聞的解讀，讓學生感受到科學知識與生活的聯(lián)系，體會科學知識的價值，增強用科學知識解決實際問題的意識。

板書設計 見圖11。

教學評價

由3 部分組成，見圖12。

教學流程圖見圖13。