资源简介

教学设计
课程基本信息
学科 物理 年级 八年级 学期 春季
课题 第5节　流体压强与流速的关系
教学背景
1．教学内容分析 本节由“流体压强与流速的关系”和“飞机的升力”两部分内容构成。这一节是在学生已经学习了压强、液体压强、大气压强等基础知识之后进行的，是对液体压强和气体压强特点的拓展，旨在引导学生理解流体（包括液体和气体）的压强与流速之间的基本关系，即：流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。《义务教育物理课程标准(2022年版)》对本节的要求是“了解流体压强与流速的关系及其在生产生活的应用”，因此本节课的应用例子很多，大量的生活现象以及实验也有助于学生建立起对流体力学的初步认识，更有利于培养学生的科学探究能力和实践应用能力。 2．学情分析 从知识上看，尽管学生对力、压强等有关概念有一定的理解，但他们对流体压强与流速关系的知识储备相对有限。学生可能已经了解到流体具有流动性，并对压强有初步认识，但对流体压强与流速之间的具体关系可能缺乏直观的感受和深刻的理解。学生需要通过实验和理论学习来建立流体压强与流速之间的联系，并能够应用这一知识解释生活中的相关现象。 从思维方法上看，八年级学生的抽象思维能力逐渐增强，对物理现象的好奇心和探究欲望也在增加，但这种好奇往往停留在现象本身，缺乏深入探究内在原因的动力。因此，在教学过程中应尽量选取操作简单、现象明显、直观生动、互动性强的小实验，鼓励学生亲自参与，激发学生的探究欲，引导他们通过科学探究的方法，深入理解流体压强与流速之间的关系。在观察和实验的过程中，让学生了解流体压强与流速的关系及其在生活中的应用，体会科学原理的价值，培养他们的科学思维能力。
教学目标
物理观念 1．通过观察生活现象和实验，了解流体压强与流速的关系。 2．能利用流体压强与流速的关系解释简单的物理现象。 3．了解飞机的升力产生的原因。通过机翼模型和相关生活实例等，提升用物理知识解决实际问题的能力。 科学思维 1．通过举例，归纳流体压强与流速的关系，培养观察、比较、分析、归纳与迁移的能力。 2．对于生活中与流体压强和流速有关的事例敢于质疑，并能用科学实验进行验证。 科学探究 1．通过气体、液体中流体压强与流速关系的实验，培养分析与概括能力。 2．能够针对流体压强与流速的关系提出猜想，基于问题提出、证据收集、解释现象和交流讨论的过程，发展科学探究能力。 科学态度与责任 1．在认识流体压强与流速的关系过程中，体会探索科学本质的历程，感觉科学就在身边。 2．通过体现流体压强与流速关系的实验，培养观察思考、勇于发现、乐于探究的学习习惯。
教学内容
教学重点 流体压强与流速的关系。 教学难点 利用流体压强与流速的关系解释相关现象。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
新课导入 一、演示实验 如图所示，在自然下垂的纸条上方朝水平方向吹气，观察纸条将会怎样运动。停止吹气，又会有怎样的现象？ 二、教师点拨 纸条向上运动，说明纸条所受合力向哪里？ 纸条上方和下方均有气压，但是合力向上，说明哪方的气压更大？ 停止吹气，纸条下垂，说明纸条能向上运动的关键是什么？ 可得结论：纸条向上运动的关键在于“吹气”，吹气导致纸条上表面的空气流动速度变大，气压变小。 三、进一步提出问题 通过刚才的演示实验我们发现，流动的空气和不流动的空气产生的气压有所不同，那么是不是流体的压强与流速之间都存在这样的关系呢？ 观察到：吹气使纸条向上运动，停止吹气，纸条下垂。 学生积极思考，回答问题。 合力向上。 下方气压大。 关键是空气流速。 明确本节课的核心问题——流体压强与流速的关系。 活跃课堂气氛，激发学生兴趣，引出课题。 从现象到原理，引导学生进一步思考，避免停留在现象表面。
新知探究 一、流体的概念 展示图片：流水、刮风，引出流体和流体压强的概念。 二、实验探究 【提出问题】 流体的压强与流速有怎样的关系？ 【进行猜想】 在气体和液体中，流速大的位置压强大。 在气体和液体中，流速大的位置压强小。 【实验设计思路】 为了使结论具有普遍性，需要对气体和液体分别进行实验。学生可以分组进行实验，也可以由教师演示多组实验。 在实验的过程中，改变气体或者液体的流速，观察和思考实验中的现象。 实验一的器材：两张纸。 设计实验：手握两张纸，平行放置，让纸自然下垂，保持约10 cm的间距，向两张纸中间吹气，观察两张纸将会怎样运动，如图所示。 实验二的器材：一个漏斗和一个乒乓球。 设计实验：将漏斗倒立放置，把乒乓球放置于漏斗中间，用力对着漏斗吹气，松手后观察现象，如图所示。 实验三的器材：一个U形管、一根橡皮管、一根玻璃管与一个气泵。 设计实验：启动气泵，观察U形管中液面的变化，如图所示。 实验四的器材：一个装水的大托盘、两艘小船模型和一支注射器。 设计实验：将两艘小船模型平行摆放在托盘内（小船相互靠近一些），然后用注射器向小船模型中间的水域冲水，产生水流，如图所示。 【进行实验与收集证据】 实验一观察到的现象：两张纸向中间靠拢。 分析原因：吹气时，两张纸内侧的空气流动快，压强变小，产生内外压强差，两张纸被“压”到了一起。 归纳总结：气体流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。 实验二观察到的现象：松手后，乒乓球不掉落。 分析原因：吹气时，乒乓球上方的气体流速快，压强小，乒乓球上下部分的压强不同，有压强差，产生气体压力差，使乒乓球不掉落。 归纳总结：气体流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。 实验三观察到的现象：U形管左侧液面高于右侧。 分析原因：气泵导入气体后，左侧液面上方流速大，向下的气压变小，右侧液面上方还是大气压，因此两侧液面上方有气压差，使左侧液面升高。 归纳总结：气体流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。 实验四观察到的现象：两艘小船向中间靠拢。 分析原因：两艘小船内侧水的流速大于外侧水的流速，两艘小船内侧水向外的压强变小，使船身两侧有压强差，两艘小船便会逐渐靠拢。 归纳总结：液体流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。 【交流、分析与论证】 总结归纳以上实验，前三个实验通过吹气增大空气流速，第四个实验通过注水增大液面流速，无论是哪种方式增大了流体流速，在流体中流速大的位置，压强都小。 【拓展实验】 播放液体压强与流速关系的视频，可利用液柱长短，直观地展示在不同流速下，液体压强的不同。 分析实验现象：每秒流经管子不同截面的液体体积相等。横截面积大的位置流速小，横截面积小的位置流速大。流速越大，液体所受的压强越小，因此液柱越低。 学生认真听讲。 提出问题与猜想。 思考实验方案。 动手实验，记录实验现象。 收集证据、讨论分析原因，得到初步结论。 通过完整的实验探究过程以及交流学习的过程，逐渐建构起“流体中流速大的位置压强小”的联系。 学生观看视频，深入学习。 观察1：通过水平管内的红色标记可以看到，粗管子和细管子内液体的流速不一样。 观察2：通过竖直管内的红色标记可以看到液面的高度不同，意味着底部的液体压强大小也不同。 体验完整的科学探究过程，培养学生的科学探究、实践能力。 通过交流反思、论证总结，培养学生科学思维、总结归纳的能力和表达能力。 液体压强与流速关系的例子比较少。这个实验装置复杂，难以让学生自行实验，用演示的方式，辅以教师讲解，效果更佳。可以使学生对液体压强与流速关系有更深入的理解。
学以致用 一、物理与生产 1．教师提问：上百吨的飞机为什么能够在空中飞行？ 2．实验演示：展示飞机机翼模型飞起的实验装置。 引导学生观察机翼模型的特点：机翼横截面的形状上、下不对称，上表面弯曲，下表面比较平。 3．原理讲解：介绍机翼模型的难点之一就是让学生了解到机翼上下表面流速与压强是不同的。 为了突破这一难点，可以利用风速仪和气压传感器直观测量出机翼上下表面的流速与压强。 或者对器材进行改装，将U形管与机翼上下表面相连，通过U形管左右液面的高低来显示机翼上下表面的压强。 有了以上实验数据或实验现象的支撑，再进一步引导学生分析原因。先分析机翼上下的流速关系，再分析压强关系，最后解释机翼上下表面压力差和升力。 4．实践体验：事先剪切并粘贴一个飞机机翼的纸质模型，（时间充足的情况下，可以让学生在课堂上进行该操作）让学生将一根细线穿入模型粗头一端，如图所示。绷紧细线并对着机翼吹气，体验气流让机翼升起的过程。可以看到机翼向上翘起。再将机翼翻转过来吹气，则机翼不能向上翘起。由此可以推测，飞机的飞行姿态等也会影响升力的大小。 二、物理与生活 教师列举生活中与本节课有关的实例，让学生讨论、交流、解释。（可以挑选部分实例进行讲解） 例1：展示一个结构如图所示的喷水壶。通过实验发现，当推动拉杆使活塞在横管内水平运动时，储水罐中的水会从喷嘴处喷出，引导学生思考该现象发生的原因。 例2：火车站与地铁站的站台上为何要设立安全线、安全门？ 例3：航海规则规定，两艘轮船不能近距离同向航行。 例4：汽车尾翼是一种气流偏导器。 观察、思考、分析，应用所学知识解决问题。 观察现象，直观地了解机翼上下表面流速与压强的不同之处。 深入分析原理，学习并了解飞机升力产生的原因。 亲自动手实践、直观感受飞机飞行的姿态也会影响升力。 学生交流与思考，运用知识解释生活中的有关现象。 利用实验数据和现象让学生直观地了解机翼上下表面压强的不同，为后续讲解原理进行铺垫。 培养学生利用知识解决实际问题的能力。 飞机机翼的升力产生是一个复杂现象，对学生来说也比较陌生。让学生在课堂上先观察，再思考，最后进行实践体验，这样的流程设计有助于学生突破飞机升力的难点。 从物理走向生活，培养学生善于观察的习惯，引导学生用科学的态度看待生活中的现象。
课堂小结 在教师引导下进行本节课的总结。 培养学生总结归纳的能力。
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9.5　流体压强与流速的关系 一、流体 物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体。 二、规律 流体中，流速越大的位置压强越小。 三、应用 飞机的升力。
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