2.3 压强 第2课时(课件 41张PPT+教案)

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2.3 压强 第2课时(课件 41张PPT+教案)

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八年级上册第二章第三节《压强》(第二课时)教案
一、核心概念与跨学科概念
1.核心概念
物质与相互作用:固体压强可通过改变受力面积或压力来调节;
液体因重力和流动性对容器底、侧壁及内部各方向产生压强,且随深度增加而增大。
2.跨学科概念
系统与模型:把“堤坝、潜水服、水塔”抽象为“深度-压强”模型;
稳定与变化:增大/减小压强→改变系统稳定性;
量值与尺度:深度每增加 10 m,液体压强约增 1×10 Pa。
二、教学目标
维度 目标内容
科学观念 说出增大/减小固体压强的两条途径; 能描述液体压强的特点及 p=ρgh 的物理意义。
科学思维 能用比例推理判断“水深加倍→压强加倍”; 能把潜水员、水塔、船闸等真实问题抽象为“液体柱”模型。
探究实践 完成“水袋高度差压破气球”和“自制帕斯卡桶”实验; 采集深度-压强数据并绘制 p-h 图。
态度责任 认识三峡大坝、深海潜水服等工程技术对社会发展的意义; 愿意在社区科普“高压水枪危险”知识。
三、教学重难点
重点:液体压强的方向性、随深度变化的规律;固体压强调控策略。
难点:理解“液体向各个方向都有压强”;正确使用 p=ρgh 解决实际问题。
四、教学准备
器材:透明侧壁长方体水槽(20 cm 高)、带孔橡皮膜圆筒、气球+水袋、自制帕斯卡桶(1.5 L 矿泉水瓶底部打孔接橡皮管)、U 形管压强计、红墨水、刻度尺、砝码、宽窄不同的钉板、坦克履带模型、深海潜水服图片。
资源:三峡大坝泄洪视频、蛟龙号下潜动图、PPT 课件(含液体压强方向动画)。
学生:任务单、压力传感器(选做)。
五、教学过程
温故而知新:影响压强的因素→得出增大和减小压强的方法
体验1:手掌压宽钉板 vs 压尖钉板(相同 20 N 力)→谈感受差异 记录痛感→归因“面积”
归纳固体压强方法 板书:增 p:F↑或 S↓;减 p:F↓或 S↑ 举例坦克履带、刀刃、雪鞋
增大压强的方法:(1)保持受力面积不变,增大压力;(2)保持压力不变,减小受力面积;
(3)既增大压力又减小受力面积。
减小压强的方法:(1)保持受力面积不变,减小压力。(2)保持压力不变,增大受力面积。
(3)既减小压力又增大受力面积。
判断:如图所示各事例中哪些地方要增大压强?哪些地方要减小压强?它们是分别用什么方法来增大或减小压强的?
思考与讨论:动物进化会使它们的身体结构和功能更适应环境。骆驼的趾长得特别宽大,而啄木鸟的喙长得又尖又长。你知道这样的身体结构对骆驼和啄木鸟的生活有什么好处吗?
设计意图:复习上节,引出调控方法
情境导入 播放三峡大坝泄洪视频→提问:为什么底部孔洞喷水最急? 学生猜测“底部压强大”
设计意图:真实震撼,激活需求
探究液体压强 演示:①在一段粗管的下端蒙上橡皮膜,如图所示,将水注入管内至约1/3处,橡皮膜的形状有什么变化?再将水注入管内至约2/3处,橡皮膜的形状又有什么变化?②如图所示,在一个容器的侧壁的出水口处蒙上橡皮膜,将水注入容器内至约1/3处,橡皮膜的形状有什么变化?再将水注人容器内至约2/3处,橡皮膜的形状又有什么变化?③如图所示,在一根两端开口的玻璃管的下端蒙上橡皮膜,再将玻璃管竖直插人烧杯的水中,使下端距离水面1/4深度处,橡皮膜的形状有什么变化?→观察膜外凸、深度越深,外凸越明显,内凹;小组画箭头表示压强方向→结论:液体对各个方向都有压强,且液体压强与深度有关,深度越深,压强越大。
思考讨论:一个容器侧壁开了三个口,水从三个口子流出的路径?
设计意图:建立方向性概念
探究液体压强随深度 实验:气球包水袋,水袋置于不同深度→记录气球破裂时间;U 形管测 p-h 数据 填任务单:h/cm、p/Pa → 绘制p-h图 → 发现正比关系
设计意图:数据采集+图像处理
介绍压强计 结构:金属盒(膜)、U形玻璃管、橡皮管、刻度线、有色液体。
原理:当压强计一端金属盒上橡皮膜受到液体挤压时,U形管两边液面出现高度差,压强越大,两边高度差也越大。
探究液体内部压强特点
提出问题:液体内部的压强可能跟哪些因素有关?
建立猜测:可能与液体深度、液体密度、方向、质量有关。
设计实验:采用控制变量法 模仿完成2.3.4
得出结论:一切液体内部都存在着压强。同种液体,液体压强随深度的增加而增大;在同一深度,液体向各个方向的压强相等。液体压强还跟液体密度有关,密度越大,压强越大。
规律建模 引导得出 p=ρgh;解释大坝下宽上窄、潜水服加厚原因 答:若h×2,则 p×2
设计意图:从实验到公式
迁移应用 情境任务:计算10m水深压强;讨论“高压水枪为什么不能对准人” 现场计算→安全倡议
设计意图:态度责任落地
7、课堂小结 手势口诀:双手水平“增大面积减小压强”,双手叠放“深度越大压强越大” 设计意图:趣味固化
六、板书设计
2.3.2改变压强 & 液体压强
1. 固体压强调控
增大:F↑ 或 S↓ 例:刀刃
减小:F↓ 或 S↑ 例:履带
2. 液体压强
方向:各方向
规律:p = ρgh
应用:大坝下宽、潜水服、船闸
七、作业设计
A 基础巩固
1. 课本第 2、4 题(计算液体压强)。
2. 家庭实验:用塑料袋装水,在不同高度扎孔,观察水流远近并拍照。
B 拓展提升
3. 设计一张“高压水枪危险”警示海报(A4),需含p=ρgh计算示例与警示语。
C 挑战任务(选做)
4. 测量自家自来水龙头出水压强(用容器+尺子+秒表),写200字报告并提节水建议。
八、教学反思
U形管读数 3 组学生看错液面凹面,需提前示范“凹液面最低点”读数法。
高压水枪话题引发热烈讨论,后续可与信息技术课合作制作“社区安全体验”。(共41张PPT)
2.3压强
【第二单元 力与空间探索】
八年级上册
增大或减少压强的方法
1、增大压强的方法
(1)保持受力面积不变,增大压力;
(2)保持压力不变,减小受力面积;
(3)既增大压力又减小受力面积。
你能例举日常生活中增大压强的例子?
切蛋器上装有细钢丝
注射器的针头很尖
刀的刃
很锋利
减少受力面积
风镐的头较尖
增大压力
压路机的机身重力较大
耙子制成尖齿状
铲土时用脚一踹
既增大压力
又减少面积
图钉的钉尖做得很尖?
钉帽做得很大?
增大压强
减小压强
(1)保持受力面积不变,减小压力。
(2)保持压力不变,增大受力面积。
(3)既减小压力又增大受力面积。
2、减少压强的方法
你能例举日常生活中减少压强的例子?
坐沙发感觉舒服
电脑包有宽宽的背带
如图所示各事例中哪些地方要增大压强?哪些地方要减小压强?它们是分别用什么方法来增大或减小压强的?
增大压强
减小压强
增大压强
减小压强
坦克装有宽
宽的履带
载重汽车装有较多轮子
动物进化会使它们的身体结构和功能更适应环境。骆驼的趾长得特别宽大,而啄木鸟的喙长得又尖又长。你知道这样的身体结构对骆驼和啄木鸟的生活有什么好处吗?
骆驼宽大的趾
啄木鸟长
而尖的喙
减少受力面积,增大压
强,能啄到树里的虫子。
增大了接触面积,减小了压
强,使它不至于陷于泥沙中。
老虎锐利的犬齿
减少受力面积,增大压强,撕裂食物。
静止在桌面上的水杯,对支承它的桌面有压力,因而对桌面有压强。那么,杯中的水对杯底有压强吗?
1.在一段粗管的下端蒙上橡皮膜,如图所示,将水注入管内至约1/3处,橡皮膜的形状有什么变化?再将水注入管内至约2/3处,橡皮膜的形状又有什么变化?
结 论:
1、液体对容器底部有压强;
2、液体对容器底部的压强,随着深度的增加而增大。
液体重力作用
2.如图所示,在一个容器的侧壁的出水口处蒙上橡皮膜,将水注入容器内至约1/3处,橡皮膜的形状有什么变化?再将水注人容器内至约2/3处,橡皮膜的形状又有什么变化?
结 论:
3、液体对容器壁也有压强。
4、液体对容器壁的压强随着深度的增加而增大。
液体流动性
3.如图所示,在一根两端开口的玻璃管的下端蒙上橡皮膜,再将玻璃管竖直插人烧杯的水中,使下端距离水面1/4深度处,橡皮膜的形状有什么变化?
结 论:
5、液体内部也有压强。
思考:游泳时,当你站在齐胸深的水中,有什么感觉?
感到胸闷
水会从小孔流出,说明什么问题?
液体对容器壁有压强。
相同口径的不同深度的小孔流出
的水有远有近,说明什么问题?
液体对容器壁的压强随着深度的
增加而增大。
一个容器侧壁开了三个口,水从三个口子流出的路径?
二、测定液体内部压强的仪器
——压强计
1、构 造:
橡皮管
金属盒(膜)
U形玻璃管
有色液体
刻度线
轻压金属盒上橡皮膜,观察U形管左右两液面的位置。
、重压橡皮膜,U形管左右两液面又有什么变化?
液面相平
出现高度差
高度差变大
2、原理:
当压强计一端金属盒上橡皮膜受到液体挤压时,U形管两边液面出现高度差,压强越大,两边高度差也越大。
h
观察U形管左右两液面的位置。
液体内部压强的特点
1、提出问题:
液体内部的压强可能跟哪些因素有关?
2、建立猜测:
液体压强可能跟液体______有关,
深度
液体压强可能跟__________有关,
液体压强可能跟__________有关,
方向
3、设计实验:
采用控制变量法
液体内部不同深度的压强是否相同?
同一深度各个方向的压强是否相同?
液体密度
子问题:
液体质量
液体压强可能跟__________有关。
例:方案1
实验目标 1、练习使用压强计;
2、研究液体内部压强与深度的关系;
3、学习实验过程中实验条件的控制方法;
实验器材 压强计、刻度尺、盛液体容器、水、食盐水
实验步骤 1、将水倒入容器中约4/5,把压强计的金属盒
浸入水中离液面5厘米,橡皮膜的朝向朝上,
把两侧液面的高度差记录下来,填入表中。
2、保持橡皮膜的朝向朝上方向,改变金属盒
在水中的深度,观察记录两侧液面高度差。
3、 将容器的水换成食盐水,重复步骤1、2
结论1:水和其它液体的内部都存在着压强,液体的压强随深度的增加而增大。
设计出实验方案及记录实验数据表格。
方案2:研究液体内部压强与方向的关系
物质 实验 次数 金属盒所在 深度(厘米) 橡皮膜 方 向 液面高度
差(cm)
水 1 5 向上
2 5 向下
3 5 侧面
盐水 4 10 向上
5 10 向下
6 10 侧面
实验记录表
结论2:在同一深度,液体向各个方向的压强都相等。
方案3:研究液体内部压强与密度的关系
物质 实验 次数 金属盒所在 深度(厘米) 橡皮膜 方 向 液面高度
差(cm)
水 1 5 向上
盐水 2 5 向上
酒精 3 5 向上
水 4 10 侧面
盐水 5 10 侧面
酒精 6 10 侧面
实验记录表
结论3:液体压强还跟液体密度有关,密度越大,压强越大。
方案4:研究液体内部压强与液体质量的关系
烧杯
水槽
用一只烧杯和一只水槽,里面装有不同数量的水,将压强计的金属盒浸入相同的深度时,观察两管液面的高度差?
高度差相同
结论4:液体内部压强与容器中液体质量无关。
三、液体内部压强的特点
液体压强还跟液体密度有关,密度越大,压强越大。
大量实验表明:
液体压强随深度的增加而增大;
在同一深度,液体向各个方向的压强相等。
一切液体内部都存在着压强。
同种液体
知识拓展
h
1、这个液柱的体积是多大?
2、这个液柱的质量是多大?
3、这个液柱有多重?对液柱底面的压力是多少?
4、液柱对底面的压强是多少?
压强计算公式为
sh
v
=
s
m
=
ρv
=
ρsh
G
=
mg
=
ρshg
p
=
G
S
=
S
=
F
S
=
ρshg
ρgh
p =ρgh
ρ—液体密度
h—液体深度
液柱体对底压强
G
F
=
物体密度为ρ,底面积为S,高为h,求物体对地面的压力,压强.
适用于液体和直柱形的固体
p= ρgh
深海载人潜水器
为了下潜到海洋的更深处,科学家们研制了各种抗压的潜水器。深海载人潜水器是深海科学考察和资源勘探最基本的作业装备,图为蛟龙号载人潜水器。2012年6月,蛟龙号载人潜水器在马里亚纳海沟创造了下潜7062米的中国载人深潜纪录,是世界同类作业型潜水器最大下潜深度纪录。图2.3-11为我国研发的万米载人潜水器—一奋斗者号。2020年10月27日,奋斗者号载人潜水器在马里亚纳海沟成功下潜突破1万米,达到10058米,创造了中国载人深潜的新纪录。截至2021年12月5日,奋斗者号载人潜水器已经完成了21次万米深潜任务。虽然海底的环境很恶劣,但是奋斗者号载人潜水器不断突破万米深潜纪录,说明了我国在深潜方面的技术已经非常先进、成熟。
1.水库大坝通常都筑成下宽上窄的形状,如图所示。请从压强角度说明这样做的好处。
从坝体对地基作用看,坝体下宽上窄,可以增大地基的
受力面积,减少坝体对地基的压强。
从水对坝体的作用看,因为水的压强随深度的增大而增大,水对大坝体下部的压强较大,对大坝上部的压强较小,所以,大坝通常都筑成下宽上窄的形状。
2、下图反映了潜水员在水中的运动或工作的情景,你认为哪幅图中的潜水员能潜入水下较深的地方?说说你的理由。


图乙中,潜水员穿着厚重的潜水服,身体没有与水接触,可以承受外部水的较大的压强。所以,图乙中的潜水员能潜入水下较深的地方。
比较压力的大小
A B C
三个容器的底面积相等,容器内都装有水。
容器对桌面的压力 FB > FA > FC
液体对容器底的压力F=pS=ρghS,而Sh的含义是以容器底为底、以液体深度为高的柱体的体积。
F底 =G液
F底 <G液
F底 >G液
1、如图所示,物体Q静止在水平桌面上,若把Q稍微向右水平移动,则Q对桌面的压力F、压强P的变化情况是( )
A、F变大,P变大
B、F不变,P变大
C、F变大,P变小
D、F不变,P变小
Q
D
2、下列因素与液体在某一深度的压强大小有关的是( )
A、液体的重力 B、液体的形状
C、液体的密度 D、液体的体积
C
3、瓶中装有一定质量的水,竖直放置时水对瓶底的压强PA,若将它倒立,水对瓶盖的压强PB,则( )
A、 PA = PB B、 PA < PB
C、 PA > PB D、无法判断
B
5、如图容器中盛有水,其中A、B两点压强哪个大?为什么?
深度:自由液面到液体内
部某点的垂直距离
B点压强大。
同密度液体比压强,看液体深度
∵P=ρgh
两容器中放有同样高度的水,试比较PA与PB。
∴PA = PB
如图,液体对容器底的压强为P1 ,若把容器倒置后液体对容器底的压强为P2
∵P=ρgh

∴P1 > P2
A
B
一装有水的试管由竖直放置逐渐倾斜的过程中,水对试管底部的压强将如何变化?
∵P=ρgh

∴PA > PB
考题演练
如图所示,甲乙两容器中盛有相等质量的水,容器底部受到水的压强(  )
A.甲大  B.乙大  
C.一样大  D.无法确定
∵P=ρg h
∴P甲 < P乙
B
h甲<h乙
A
同深度比压强,看液体密度
.
.
.
A
C
B
.
D

酒精
P1
P2
P3
C点压强大
∴B点压强大
一样大
A、B、C 谁的压强大
P1 P2 P3 谁的压强大?
B 和 D 谁的压强大?
ρ水>ρ酒
∵P=ρ gh

考题演练
如图可乐瓶侧壁有a、b两个小孔并用塞子塞住,瓶内盛有酒精,把可乐瓶放入水中,当瓶内、外液面相平时,拨出a、b两个小孔上的塞子,则 ( )
A.a、b小孔均有水流入
B.a、b小孔均有酒精流出
C.酒精从a流出,水从b流入
D.水从a流入,酒精从b流出
解析:由于瓶内、外液面相平,即h酒精=h水,ρ酒精<ρ水,由P=ρgh可得,P酒精<P水,因此a、b两个小孔均有水流入.
A
如图,A、B两试管粗细相同,内放有等质量的不同的液体,A竖直放置,B倾斜放置时,两支试管液面相平。则,各试管中液体对试管底的压强大小如何。
A
B
h
管底受到液体的压强P=ρgh,高度相同,液体质量相同,b管液体体积大,所以密度小,所以b底部压强小.
PA>PB
5、图中试管装一定量水,当试管由竖直位置慢慢倾斜时,在水没有从试管流出前水对试管底的压强如何变化?
变式1: 两支相同的试管内,装有质量相等的不同液体,A管竖直放置,B管倾斜放置,此时两管内液面处于同一水平位置,如右上图所示,则管底受到液体的压强pA和pB的大小关系如何?
变式2: 在底面积相同的量筒和量杯里,分别倒入质量相等的水,则水对容器底的压强是( )
A 量杯里的大 B 量筒里大 C 一样大 D 不能确定
B
变小
pA > pB
压强相同情况
潜水艇潜入水中的深度有没有限制?若淡水中最深h1,海水中h2,比较大小。
∴h1>h2
ρ淡水<ρ海水
∵P=ρg h
物体表面能承受的压强是有一定限度的,超过了这个限度,物体就会被破坏。

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