第二节 科学探究:液体的压强
【教学目标】
知识与技能
1.了解液体内部存在压强,以及液体内部压强的方向。 2.了解液体压强的大小跟什么因素有关。 3.知道液体压强的应用,常见的连通器。 4.了解帕斯卡原理和液压机的工作过程。 过程与方法
通过对实验探究的经历,了解液体内部存在压强的事实,知道液体内部不同深度处压强的大小和方向。
情感态度与价值观
1.在观察实验过程中,培养学生的科学态度。
2.密切联系实际、提高科学技术应用于日常生活和社会的意识。 3.鼓励学生积极参与探究活动,培养学生自主探究的能力。 4.培养学生的爱国主义和民族自豪感。 【重点难点】
重点:
通过探究实验掌握液体压强的特点,并能用液体压强的特点解决简单的问题。 难点:
公式p=ρgh的理论推导的理解;用液体压强知识解释实际的现象。 【教学方法】
情景教学法,演示实验和自主探究相结合的教学方法。 【教学准备】
教师准备:多媒体课件、液体压强与深度关系演示器、U形管压强计、烧杯(1 000 mL)、水、盐水、连通器、U形管。
学生准备:学案,每两人一组,每组:大、小烧杯各一个,U形管压强计、水、盐水、刻度尺,小桶(口大底小)一只。 【教学设计】
教学过程: 一、引入新课
由前面的内容可知,当相互接触的两个物体互相作用发生形变时,就会产生压力,也就会存在压强。那么对于液体呢?
想一想:为什么站在齐胸深的水中时,你会感到呼吸有些困难?为什么水坝要建造成上窄下宽?
为什么潜水员在不同深度的水中作业时,需要穿抗压能力不同的潜水服?
这些事例都说明液体是有压强的。那么,液体的压强与哪些因素有关呢? 二、讲授新课
(一)科学探究:液体的压强 1.做一做:
有一玻璃器皿,在其侧面的高、中、低部,有三个完全相同的孔,用三张相同的橡皮膜以同样的方法分别将三个孔封住。
然后往器皿中加入水,使水面高过最上面的孔,请观察三张橡皮膜的变化。 结论:封住三个孔的橡皮膜都凸出来了,不同孔处的橡皮膜凸出程度不一样,水的深度越深橡皮膜突出的程度越大。
这表明水在这几个孔处的压强不一样。那么,液体的压强到底与哪些因素有关呢?
2.实验探究:液体的压强与哪些因素有关
物体对另一物体表面有压力,就存在压强;而装有水的容器底面,同样受到水的压力作用,因此水对容器底面也存在压强,那么,水的压强可能与哪些因素有关?
(1)猜想:①可能与水的密度有关? ②可能与水的深度有关?
(2)实验器材:U形管压强计、水、盐水、烧杯。
(3)实验原理:U形管压强计是专门用来研究液体压强的仪器。
将U形管压强计的金属盒放入液体中一定深度,根据U形管两管水面的高度差,可知液体压强的大小。
(4)液体压强视频
(5)结论:①液体内部向各个方向都有压强,同种液体在同一深度的各处、各个方向的压强大小相等,随液体深度的增加,压强随之变大;
② 不同的液体,产生的压强大小与液体的密度有关,在同一深度,密度越大,液体的压强越大。
3.计算液体内部的压强:
设想在液面下有一深度为h、截面积为S的液柱。
计算这段液柱产生的压强,就能得到液体内部深度为h处的压强公式。
(1)方法:理想模型法 公式推导:
这个液柱的体积:V=Sh 这个液柱的质量:m=ρV=ρSh 液柱对其底面积的压力:F=G=mg=ρgSh 液柱底面受到的压强:p==ρgh (2)液体压强的计算公式:p=ρ液gh
①密度ρ的单位为kg/m3,深度h的单位为m,压强p的单位为Pa。
②液体的压强只与液体的密度和深度有关,与液体的重力和容器的形状无关。 ③特别注意:深度h是指液面到某点的垂直距离,而不是高度。 现在你们可以解释引入课题的三个问题。
问题一:由p=ρ液g h可知水的压强是随深度增加而增大的,所以站在齐胸深的水中压强较大,我们觉得呼吸略微有些困难。
问题二:修建水坝时水坝做成上窄下宽,水坝的下部总要比上部宽些,以便承受更大的水压。
问题三:水中不同深度的地方,水的压强不一样,所以潜水员穿的抗压服不同,以保护潜水员的安全。
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