(一)教学目的
1.了解定量气体的压强和体积的关系。
2.了解打气筒的构造和原理。
3.了解压缩空气的应用,培养学生分析问题的能力。
(二)教学重点
定量气体的压强跟体积的关系。
(三)教学难点
打气筒的工作过程的叙述。
(四)教学过程
一、前言
前几节课我们学习了大气压强,即包围地球周围的大气层中的压强,今天我们介绍某一容器中的气体的压强。所谓某一容器内的气体的压强,例如一个乒乓球内的气体、自行车胎内的气体的压强。
二、气体的压强跟体积的关系
1.实验。我们先做一个实验。这是一个注射器,活塞位于筒的中部,用手指堵住前端的小孔,这样筒内就封住了一部分空气,空气跟外界隔绝。这些气体就是一定质量的气体。现在,我们向前推活塞,筒内的定量气体的体积变小,手指有什么感觉?(请几位同学试试看)。这个实验说明一定质量的气体,体积越小,压强越大。向后拉活塞,手指有什么感觉,怎样解释。
2.实验。拿一根两端开口的玻璃管,一端插入装有水银的容器内(边讲解边演示)。用手指堵住上口,管内封住了一些空气,而且这部分空气的质量是不变的。请一位同学用刻度尺测量这段空气柱的长。管内气体的压强等于大气压强。将管轻轻上提,下口仍在水银面下,我们看到管内水银面上升,说明管内气体的压强变小了。再用刻度测量空气柱的长度,显然气体的体积增大了。
3.这两个实验中的气体温度没有变化。可见,在温度不变时,一定质量的气体,体积越小,压强越大;体积越大,压强越小。
4.一定质量的气体,压强跟体积的关系在日常生活中经常得到应用。我们人体的呼吸就是这个道理。
人吸气时,胸部扩张,肺泡同时扩散,肺的容积增大,肺内的气体压强变小,小于外界的大气压强,大气压将新鲜空气压入肺中。呼气时则相反。胸部收缩,肺容积减小,肺内气体压强增大,超过了外界大气压,肺中的一部分气体呼出体外。青少年积极参加体育锻炼,提高胸部肌肉的力量,有利于增大肺的收缩和舒张,对增大肺活量和改善呼吸大有好处。
三、打气筒
定量气体的压强和体积的关系还应用在打气筒、抽气机、空气压缩机和喷洒农药的喷雾器上。
这是一个打气筒,将它拆开,我们发现它的构造很简单(边讲边拆)。在金属圆筒中有一个活塞,活塞上安装一个橡皮圆盘,俗称皮钱。它和金属筒之间有空隙。活塞下压时,活塞下的定量气体体积变小,压强增大,橡皮盘紧贴筒壁使气体不能漏出,较大的压强冲开轮胎的气门芯进入轮胎。活塞上提时,活塞下边的气体体积增大,压强减小,筒外的空气顺着橡皮盘周围的缝隙进入活塞下边。这样往复运动,可以将大量的空气打进轮胎(学生叙述)
根据打气筒的原理和工作过程可知,打气筒中的关键部件是橡皮盘,它必须大小合适、且成凹形。这为我们维修打气筒提供了线索。
打气筒可以使定量气体的压强增大到三个大气压,要得到压强更大的压缩空气,应使用空气压缩机。我们这里只简单介绍压缩空气的应用。
四、压缩空气的应用
在很多机器设备上都要使用压缩空气,矿山上用压缩空气开动风镐、风钻,电车和汽车用压缩空气开关车门;火车上用压缩空气制动等等。
请大家看课本第137页的图。这是利用压缩空气制动的示意图。我们应练习看这种机器的示意图。能根据平面图想象出立体实物,根据静止情况想象出工作时的运动情况。
1.我们先看构造。给大家一分钟,能记住它。(学生回答)
2.再看图,分清哪些部件是静止的,哪些部件是可动的。(学生回答)
3.可运动的部件怎样动(学生回答)。
4.谁主动、谁被动(学生回答)
请大家根据以上的观察和分析,认真阅读课本第137页,结合示意图填空。
五、总结。
今天我们学习的重点是一定的气体在温度不变时,体积越小、压强越大,体积越大,压强越小。以及应用这个道理制成了打气筒。并介绍了压缩空气的应用。
六、作业
1.叙述打气筒的工作原理及过程。
2.复习利用压缩空气制动的过程。
注:教材选用人教版九年义务教育初中物理第一册
一、教学目标
【知识与技能】
知道液体压强的特点和液体压强大小的计算方法,了解液体压强的特点及其在日常生活中的应用。
【过程与方法】
通过研究液体内部压强的实验,对液体的压强有更加深入的了解,熟悉使用控制变量法分析问题。
【情感态度与价值观】
通过实验让同学们养成实事求是、严谨的科学态度,提高分析归纳能力。密切联系实际,提高科学技术应用到实际生活中的意识和能力。
二、教学重难点
【重点】
液体内部压强的特点和液体压强的大小。
【难点】
应用液体压强的特点解决实际问题。
三、教学过程
环节一:新课导入
设疑导入:回顾上节课学习的固体的压强,提出问题:液体内部是不是也有压强呢?
环节二:新课讲授
过渡:学生列举生活中能体现出液体压强的事例。
1.潜水员必须穿潜水服潜水;
2.科学实验表明,水下100多米的深度连罐头也被压爆;
3.很多鱼类无法在深海生存;
4.水库大坝上窄下宽。
问题:为什么会出现上述现象呢?
(一)液体压强的特点
演示1:将水倒入上端开口、下端蒙有橡皮膜的玻璃管。
让学生仔细观察,说出橡皮膜有什么变化,为什么有这样的变化,说明了什么。
演示2:将水倒入一端开口、一端封闭,侧壁开口且蒙有橡皮膜的玻璃管。
让学生仔细观察,说出橡皮膜有什么变化,为什么有这样的变化。
演示3:把下端蒙有橡皮膜的玻璃管插入水中。
让学生仔细观察,说出橡皮膜有什么变化,为什么有这样的变化。
讨论交流
橡皮膜总会发生形变,并且总是向外凸出。
总结:容器内的液体对容器的底部和侧壁有压强。液体内部存在压强。
(二)液体压强的大小
我们已经知道了液体内部存在压强,那么它的压强大小又如何呢?压强的大小又和哪些因素有关呢?
我们假想在液体内部深度h处有一很薄的小液片,小液片的面积为S. 小液片要受到它上面液体的压力F,这个压力就等于上面液体的重力G,而重力G大小与质量m有关,质量m与液体密度ρ和体积V有关。利用上述物理量,能否计算出小液片受到的压强?
液体内部压强公式:p=ρgh
说明:(1)公式适用的条件为:液体。
(2)公式中各符号代表的物理量及其单位:p──压强──Pa;ρ──密度──kg/m3;
g──9.8N/kg;h──深度──m。深度是指从液面到所研究的那一点的垂直距离,而不是从该点到容器底或到封闭的容器上盖面的距离。
(3)从公式中看出:液体的压强只与液体的密度和液体的深度有关,而与液体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器形状均无关。
(三)液体压强的应用——连通器
特点:静止在连通器的同一种液体,各部分与大气接触的液面总是在同一高度
学生观察连通器,自己阅读课本,找出连通器的特点、在生产中应用。
茶壶、锅炉水位计、乳牛自动喂水器、船闸等都是应用连通器原理的例子。
环节三:巩固练习
环节四:小结作业
讨论回答为什么世界上第一大水电站,下部要比上部造得宽一些?
联系实际:列举生活中应用和防止液体压强的例子。
四、板书设计
【教学思想】
1.从生活走向物理,从物理走向社会
自然界的神奇现象震撼人心,生活中的物理现象妙趣横生,本节课,是留在沙滩上的脚印和捏笔时手指的不同感觉将学生带进了压强的学习之中,让学生从身边熟悉的生活现象出发,去探究并认识物理规律,这大大增加了学生学习物理的乐趣和积极性。在学生探究出了压力作用效果跟压力和受力面积的关系后,让学生在课堂上尝试按图钉的生活体验,使学生对生活中增大压强和减小压强的意义有了深刻的感知。这时利用课件展现八组学生倍感亲切的生活场景,让学生分类,并从中找出增大压强或减小压强的途径,这些会使学生感到物理不是抽象而枯燥的,而是那么的生机勃勃、趣味盎然。在课后,又引导学生通过采访、调查、网络查询等多种途径,收集相关信息,运用本学所学知识分析“国道不堪重负”的原因,并结合社会实际,寻找解决问题的方法,这培养了学生热爱科学、关心社会的意识和利用正确的价值观处理社会问题的能力。
2.自由开放,自主探究
苏霍姆林斯基说过:“在人的心灵深处,都有一种根深蒂固的需要,这就是希望自己是个发现者、研究者、探索者。”本节课,在设计实验验证猜想的环节中,打破了传统实验教学“照单抓药”的模式,充分发挥学生的创新思维,给学生提供广阔的自主探索发现的空间,表现在:一鼓励学生自主选择器材,甚至从身边找一些代用品来完成实验;二对同一探究问题,探讨出多种实验方案,摆脱了对教师和教材的依赖。探究的过程既是暴露学生各种疑问、困难、障碍和矛盾的过程,又是展示学生的聪明才智、独特个性、创新成果的过程。在这个过程中,解放学生的双眼去观察,解放学生的双手去实验,解放学生的大脑去思考,解放学生的嘴巴去交流,使他们可以无拘无束地尽情发挥,充分感受科学探究的乐趣,领略探究过程的美好与和谐,体验探究问题成功时的喜悦,呈现出一种开放的、自主的学习格局,学生的主体地位得到了充分的体现。
3.授之以渔,终身受用
古人云:“授人以鱼,供一饭之需,教人以渔,则终身受用无穷”。在本节课学生经历了“提出问题、猜想假设、设计实验、进行实验、分析论证、评估交流”这一较为完整的探究过程,弄清了原来未知的知识──压力作用效果跟哪些因素有关,这与科学家的创新发明在本质上并没什么两样。在引导学生体验探究过程的同时,还对学生渗透求知方法的教育,正是控制变量、比值定义、类比、对比、分类、归纳等方法帮助学生丢掉“拐杖”,主动地参与到知识获取过程中去,这些方法将成为学生终身受用的宝贵财富。
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