《压强》的实验设计与教具筹制

作者：郭秋芸 来源：教学仪器与实验 点击：36022次 评论：0条

   沪科版物理课改教材第11章《压强》通过大量的观察实验学习了固体、液体和大气压强的有关知识及其应用，特别是新增内容“流体压强与流速的关系”、“机翼的升力”、“帕斯卡原理”等重在由科学探究去学习，并解释生活中的实际现象，着力培养学生在探究过程中的分析与论证能力。本章教学实验设计安排如下：

1 关于压强的探究活动

(1)学生课前探究活动安排

①用手抵住圆珠笔的笔尖和笔帽，感受两处不同的压力，思考原因。

②课前可以注意单脚和双脚分别站立在松软土地上，泥土的形状改变情况。

(2)课堂探究活动

①将一个压力小桌放在泡沫上，观察不同的放置方法对泡沫产生的凹陷程度，在小桌上加一重物，比较哪种情况凹陷得最深，如图1所示：

 

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②学生展示带来的可以说明影响压力作用效果的物品，如：钉子，小刀，图钉，塑料袋等，初步总结出影响压力作用效果的因素。

③用刀刃和刀背去切橡皮，看一看压力作用效果和受力面积的关系。

(3)学生课后探究

将两块砖怎样放在泡沫上，可以改变泡沫的凹陷程度?

2 认识液体压强的探究活动

(1)学生自主探究活动安排

①将吹好的气球摁进水中，观察其在水中的形态变化，同时改变它在水中的不同位置。②将一个塑料袋里装适量水，然后用针在不同位置扎几个孔，观察水柱的喷出情况。

(2)课堂探究活动

①在一个矿泉水瓶的侧面扎三个大小一样的小孔，一个孔接近于瓶底，一个孔居中，另一个孔靠瓶口，用一个透明胶带把三个孔封住，向矿泉水瓶中加水，然后把瓶子放在水池的旁边，孔面对池子，并把胶带依次从上往下撕开，观察现象。得出液体内部有压强，且与深度有关。

②把压强计的金属盒放入液体中，橡皮膜受到液体压强的作用而向里凹，封闭在管内的气体把这个压强传递给液体，两侧液面出现高度差。液柱高度差所产生的压强近似等于液体的压强。

③改造压强计直观观察液体内部压强与密度的关系。如图2所示，将等体积的水和酒精倒入两烧杯中，观察两端U型管中的液柱高度，从这个实验可知液体内部压强和液体密度有关。注意此实验中应保证金属盒在不同液体中的深度一样，强化变量控制法的研究特点。

 

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④用一截橡皮管和两根粗细合适的吸管做个简易的连通器，研究其特点，并比照教室内的喷水壶来说明连通器在生活中的应用，布置课后观察家中哪些物品的使用运用了该原理。

⑤用帕斯卡球演示液体压强的传递，让学生观察现象球上各个方向的小孔处都有水喷出，水射出的力度相近，思考并得出结论。

(3)学生课后探究活动

①借助网络查阅相关资料，了解海底最深处的压强是多大。

②取一个耐用的长方形塑料袋，环绕其底部用针扎一些孔，然后倒入近半袋的水，捏住袋口，注意观察水从孔溢出的情况，左手紧捏住袋口，右手张开，稍微用力，从袋口处向下挤压塑料袋，将水从上部往下推，水从孔中喷出，并且各孔的出水情况相同，增加挤压水的力量，则更多的水从孔中流出，但各孔出水的情况依然相同，比较这一过程的开始、中间和最后各阶段的情况，进一步体会帕斯卡原理内容的实质。

3 空气的力量

(1)课前小实验：“笔管提水“取一只两端开口的塑料笔管完全浸没于水中，在水下用一只手指堵住其中的一端后将整个装置提起，会发现管内的水不会下落。当将手指松开后，管内的水就会自由下落。

(2)课堂探究

①“覆杯实验“(如图3)：在玻璃杯中装满水后用硬纸片将开口封住，迅速将装置倒置过来，发现纸片并未落下，体验大气存在压强。

 

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②“被空气压瘪的易拉罐”：在空的易拉罐里注入少量的水后将此装置放于酒精灯上加热直至里面的水沸腾，然后迅速的将酒精灯熄灭，同时用事先准备好的塞子将易拉罐口堵住。马上就能看见易拉罐被压瘪了，同时伴有“劈啪”的声音。

③饮料真的是被吸上来的吗？拿出两瓶饮料(一瓶敞口，一瓶塞有橡皮塞)，分别请两位同学上来尝尝它们的味道。

现象：一个吸的轻松自如，一个用力吸却一滴也没有吸到。为什么?

④将两个带吸盘的挂衣钩对齐并用手捏紧各处，然后两个同学拉挂钩，体会大气压强的存在；再做马德堡半球实验让学生体会大气压的存在。

⑤根据新课程标准的建议，托里拆利实验列为选做实验，由于汞蒸气有毒，因此不在课堂上演示，我就借助于多媒体课件观看实验的过程。

⑥低压沸腾实验：如图4所示，在烧瓶中盛半瓶水，用一只插有玻璃管和温度计的塞子塞紧瓶口，再用一段橡皮管把玻璃管和注射器连通(或者连接一个小气筒)。用酒精灯给烧瓶加热，从温度计上看到，当温度接近1000C时，瓶里的水沸腾了。用力推压针筒活塞(或者压气筒活塞)，增大瓶里的压强，观察到虽然仍在加热，水的温度也略有升高，但是沸腾停止了。

这说明，水的沸点随着压强的增大而升高了。“高压锅”就是根据这个原理制造的。因为高度越高，气压越低，水的沸点也降低。据测定在海拔6000米的地方，水的沸点只有800C左右。在这里用普通锅是很难把饭煮熟的，所以，必须用高压锅来提高水的沸点。

 

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(3)学生课后实验

①观察家中带吸盘的挂衣钩，可以挂东西。

②卫生间的皮拔子可以疏通下水道。

③玻璃茶几上的吸盘可以用来美观地固定玻璃表面，实质也是大气压的作用。

④喷泉、自来水、船闸等都利用了连通器原理。

⑤鱼缸里的水该换了，应该怎么做?

⑥“吞蛋实验”：在广口瓶中放入一些沙子，将燃着的酒精棉花放入广口瓶中，这时会发现原本塞在瓶口的鸡蛋被迅速地吞入瓶中。

⑦猜测：可托住的水柱是否会无限长?

关于大气压数值的课外探究，由于汞的一些不安全因素，学生可以在课外改用水来探究大气压的数值，具体方法如下：找一根近十米的细透明塑料软管，直径约一厘米，有规则的将其盘旋放置在一桶水中，使内部进水，让其中充满水后，封住一端。同时，楼下的同学注意不能让管的另一端离开水面，由两个学生将封口一端顺着两层楼梯中的间隙往楼上提，其间为了操作方便可让两个人交替抓住，直到在封口的那头发现水柱不再上升时停止，估测一下水柱上升的高度后，用皮卷尺量出水柱在这一层的高度，就可以较粗略地得出当地的大气压值。

在这个实验里，可以通过学生的合作探究活动，了解大气压这个现象，及如何定量地得出大气压值，对于课堂教学有很好的补充作用，而且在活动中，学生可以体会出合作学习和实验的快乐。

4 流体压强与流速的关系

(1)学生自主的探究活动

①观察家中自来水池中水流进下水道时的旋涡现象。

②思考电视新闻报道：一架刚果飞机在几千米的高空，舱门突然被打开，致使很多乘客被吸出舱外，造成多人死亡。乘客坐在飞机的座位上为什么能被吸出去呢？

(2)课堂探究

①请一位同学向并排放置在一双筷子上的两个乒乓球中间吹气，观察现象发现两球靠拢；在水面上放上两只小纸船往中船中间注入水流，两船也是靠拢。分析现象，可知气体和液体流速对液体压强有影响，流体流速大的地方，压强小。

②每个学生找出一张纸，一分为二，向中间吹气，观察两张纸的运动情况，相吸则说明此处气体流速大，比周围的气压小。

 

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③教师演示喷雾器，推动活塞喷出水雾，学生观看喷雾器的结构如图5，思考原因。

④用改装的连通器说明流体流速与压强的关系如图6所示，比较B、C两处出现的水面高度不同情况，加以分析。

 

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⑤简易热水器的工作情况如图7所示，当自来水流动时，T型管交接处流速大，压强小，大气压将热水压入管内，混合成温水洒出。

 

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⑥研究飞机模型的机翼结构，了解升力的产生，机翼上下方所受压力差形成向上的升力，如图8所示。

(3)学生课后实验

①从高空落下的薄纸片，即使无风，纸片下落的路线也曲折多变，根据流体力学原理解释。在倒置的漏斗管口处吹气，并在出气口的下方放一个乒乓球，你会发现乒乓球不会掉下，而只吸附于漏斗底部。如图9所示。

②自制一个飞机模型，在制作过程中研究机翼的制作方法，看谁的飞机飞得最远。

 

 

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5 本章教具筹制

①钉子、小刀、图钉、圆珠笔、压力小桌、泡沫。

②吸管、支架、挂衣钩、水槽、矿泉水两瓶、塑料袋、透明胶带、长针、饮料瓶、自制能流动的连通器、低压沸腾实验装置、十一米的细软管(直径约一厘米)、水桶、改装的压强计、帕斯卡球、易拉罐。

③乒乓球、漏斗、白纸、纸船、喷雾器、筷子、飞机模型。