2021年八年级下册北师大版物理教案 第8章 压强与浮力(打包12份)

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2021年八年级下册北师大版物理教案 第8章 压强与浮力(打包12份)

资源简介

第二课时 阿基米德原理及应用
教学目标
【知识与技能】
1.理解阿基米德原理.
2.会用阿基米德原理计算浮力大小.
【过程与方法】
经历探究阿基米德原理的实验过程,会使用弹簧测力计测浮力.
【情感、态度与价值观】
1.通过运用阿基米德原理解决实际问题,意识到物理与生活的密切联系.
2.在解决问题的过程中,有克服困难的信心和决心,能体验战胜困难、解决物理问题时的喜悦.
重点难点
【重点】
阿基米德原理的实验探究及其应用.
【难点】
1.实验探究浮力与排开液体重力的关系.
2.正确理解阿基米德原理的内容.
教学过程
知识点 阿基米德原理
【自主学习】
阅读课本P78-79,完成以下问题:
浸在液体里的物体受到竖直向上的浮力,浮力的大小等于被物体排开的液体所受的重力.用公式表示就是F浮=G排.这就是阿基米德原理.
【合作探究】
实验 探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
1.实验目的:探究浮力与物体排开液体重力的定量关系.
2.实验方法:排液法.
3.实验器材:弹簧测力计,溢水杯,小桶,大小不同的物体,细线等.
4.进行实验
测量数据填入实验数据表格:
次数
物体的重力G物/N
物体在液体中测力计示数F′/N
浮力F浮/N
小桶和排液的总重G总/N
小桶的重力G桶/
N
排开液体的重力G排/N
1
2.15
1.35
0.80
1.10
0.3
0.80
2
2.15
1.60
0.55
0.85
0.3
0.55
3
2.15
1.80
0.35
0.65
0.3
0.35
注意:用不同物体、不同液体多做几次实验.
5.整理实验器材.
6.分析数据得出结论:浮力的大小等于物体排开液体的重力.
对阿基米德原理的拓展延伸
1.关于阿基米德原理的讨论.
(1)物理公式:F浮=G排=m排g=ρ液gV排.G排是指物体排开液体所受的重力;ρ液是指液体的密度;V排是指物体排开的液体的体积.
(2)公式F浮=ρ液gV排表明,浮力大小只和ρ液、V排有关,浮力大小与物体的形状、密度、浸没在液体中的深度及物体在液体中是否运动等因素无关.
2.对阿基米德原理的理解
(1)如图所示,物体“浸在液体里”包括“全部浸入(即浸没)”和“部分浸入”两种情况.
不论物体是浸没还是部分浸入在液体里都受到浮力.对于同一物体而言,浸没时受到的浮力大,部分浸入时受到的浮力小,而且浸入的体积越小,所受的浮力也越小.
(2)浸没时:V排=V浸=V物,此时物体所受的浮力等于排开液体的重力,即F浮=G液=ρ液gV排=ρ液gV浸=ρ液gV物.部分浸入时:V排=V浸(3)同一物体浸没在不同的液体中时,由于液体的密度不同,所受的浮力也不同.根据公式F浮=ρ液gV排,浸没时,V排=V物,当ρ液不同时,浮力也随之变化.
例题 一个体积为300
cm3的物体浮在水面上,它的体积露出水面,它受的浮力是多少?(g取10
N/kg)
解答 根据阿基米德原理F浮=G排液=ρ液gV排.据题意V排=
V,F浮=ρ液gV排=1.0×103
kg/
m3×10
N/kg×10-4
m3=1
N.
【教师点拨】
1.用同一个物体进行实验时,多测量几次的目的是减小误差.
2.本实验要更换物体或液体,进行多次测量,目的是使实验结论更具有普遍性.
3.若溢水杯没有装满水,会导致排到小桶内的水的质量小于物体排开的水的质量,最终得到物体受到的浮力大于溢出的水所受的重力的错误结论.
4.物体的体积与排开液体的体积是不同的.当物体浸没在液体中时,物体的体积等于它排开的液体的体积;当物体没有浸没时,物体的体积大于它排开的液体的体积.
5.阿基米德原理的公式适用于求液体和气体中物体所受浮力的情况.
【跟进训练】
1.(多选)如图所示,悬吊的实心金属球缓慢浸没于倾斜的盛满水的大烧杯中,最终沉到底部,则从大烧杯溢出流入小烧杯中的水和此金属球的关系是( AC )
A.两者体积相等,小烧杯中水的质量较小
B.两者体积相等,小烧杯中水的质量较大
C.金属球受到的浮力等于小烧杯中水的重力
D.金属球受到的浮力大于小烧杯中水的重力
2.某实验小组在探究“浮力大小跟排开液体所受重力的关系”时,做了如图所示的四次测量,弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3和F4,则( B )
A.F浮=F1-F2
B.F浮=F4-F1
C.F浮=F2-F3
D.F浮=F2-F4
3.铁块的体积是100
cm3,全部浸入水中时,排开水的体积是100cm3,排开的水重是1
N,受到的浮力是1N.如果将它全部浸入酒精中,受到的浮力是1N.(g取10
N/
kg)
4.在空气中用弹簧测力计测得某石块重5
N;浸没在水中称量,弹簧测力计的示数为2
N,求该石块的密度.(g取10
N/kg)
解:浮力F浮=G-F=5
N-2
N=3
N,石块的体积V石=V排===3×10-4
m3,石块密度ρ石===≈1.33×103
kg/m3.
课堂小结
1.浸在液体里的物体受到竖直向上的浮力,浮力的大小等于被物体排开的液体所受的重力.
2.用公式表示为F浮=G排=m排g=ρ液gV排.
练习设计
完成本课对应训练.
温馨提示:实验视频见课件.第3节 连通器
教学目标
【知识与技能】
1.了解连通器的构造特点.
2.了解连通器的原理.
3.了解一些连通器的应用实例,了解船闸的作用和工作原理.
【过程与方法】
1.让学生进一步熟悉探究式学习的一般程序和方法.
2.鼓励学生大胆猜想,培养学生发散思维能力.
3.让学生经历从感性到理性思维的飞跃过程,培养学生初步的抽象思维能力.
【情感、态度与价值观】
1.在探究连通器原理的过程中,让学生保持对大自然的好奇,领略自然界的美妙与和谐.
2.通过对连通器的应用的了解,使学生认识到简单的物理原理可以解决实际生活中的大问题,培养学生把自己所学知识应用到实际中去为人类服务的意识.
3.通过介绍葛洲坝船闸让学生初步认识科学技术对人类生活的影响.
重点难点
【重点】
连通器的特点和应用.
【难点】
用“假想液片”法分析连通器中液体静止时液面总相平的方法.
教学过程
知识点一 连通器
【自主学习】
阅读课本P64-65,完成以下问题:
1.上端开口、下端连通的容器叫作连通器.
2.若连通器里装的是相同的液体,当液体不流动时,连通器各部分中的液面高度总是相同的.
【合作探究】
演示一 茶壶的结构特点(教材P64观察与思考)
1.壶盖上为什么有小孔?
答:壶盖上留有小孔是为了使壶内与外界大气相通,易倒出茶水.
2.壶嘴与壶身高度的关系是怎样的?
答:茶壶的壶嘴应和壶身一样高.
3.对比甲、乙两壶可以发现乙壶的设计有什么问题?
答:乙壶的壶嘴太低,会导致壶身不能装满水.
演示二 在连通器内装入某种液体,平放在讲桌上.
1.当水不流动时,几个容器中的水面有什么关系?
答:几个容器中的水面相平.
2.用黑板擦把连通器的底座垫成倾斜的(即连通器斜放置在讲桌上),再观察几个容器中的水面是否相平.
答:水面仍然相平.
3.通过以上现象可归纳出连通器有何特点?
答:连通器里的水不流动时,各容器中的水面总保持相平.
4.连通器中出现此现象的原理是什么?
答:如图所示,设液片AB的面积为S,左、右两管内水深分别为h左和h右,由于水不流动,即液片AB左、右两面所受的二力平衡,这两个力同时作用于液片AB上,则左、右两管中的水对液片AB的压强相等;因为两管中同是水(即液体密度相同),只有两管水深相等,压强才能相等.即h左=h右,所以左、右两管水面总保持相平.
【教师点拨】
1.如果连通器中装有同种液体,但是连通器处于运动状态,液面不相平.
2.如果连通器各容器中装的是不同液体,液面不相平,且液体密度小的那个容器液面高.
知识点二 连通器的应用
【自主学习】
阅读课本P65-66,完成以下问题:
连通器原理在生活和生产中有着重要的应用.
应用举例
示意图
应用原理
洗手池下的回水管
利用连通器原理,在回水管中存有一部分水可以阻止下水道中的异味进入室内
锅炉水位计
水位计与水箱构成连通器,能很方便地从水位计的玻璃管中观察得知锅炉中的水位
牲畜自动饮水器
两水槽构成连通器,水位不相平时水就能流动,始终使喂水槽中有水
过路涵洞
涵洞和两侧的水渠构成连通器,引水灌溉,渠水穿过公路
简易水平仪的U形管
U形管AB是连通器,当里面的水静止时,A管和B管的水面相平.经过两管向外延伸,便可确定一个水平面
水塔的供水系统
水塔和自来水管构成连通器,水塔中水位比水龙头处高,打开水龙头时由于水位要保持相平,水便从水龙头处流出
【合作探究】
演示三 船闸的工作原理
船闸就是一个巨大的连通器,船只要在修筑了大坝的江河中航行,必须修建船闸.试着讲述船闸的简单结构及船只从上游经船闸航行到下游的过程.
答:①打开上游阀门A,闸室和上游水道构成了一个连通器.②闸室水面上升到和上游水面相平后,打开上游闸门,船驶入闸室.③打开下游阀门B,闸室和下游水道构成了一个连通器.④闸室水面下降到跟下游水面相平后,打开下游闸门,船驶向下游.
【教师点拨】
连通器液面相平的条件:①连通器内只有一种液体.②液体不流动.③液面与大气相接触.
【跟进训练】
连通器在日常生活、生产中有着广泛的应用.如图所示的事例中利用连通器原理的是( C )
   ①过路漏洞    ②拦河大坝
   ③洗手间下水管   ④船闸
A.①②
B.③④
C.①③④
D.①②③④
课堂小结
连通器
(1)定义:上端开口、下端连通的容器叫做连通器.
(2)特点:连通器里装同种液体且不流动时,连通器各部分中的液面总是相平的.
(3)应用:洗手池下的回水管、水塔的供水系统、电热水器的水位计、牲畜自动饮水器等.
练习设计
完成本课对应训练.
温馨提示:实验视频见课件.第7节 飞机为什么能上天
教学目标
【知识与技能】
1.知道流体的压强与流速的关系.
2.了解飞机的升力是怎样产生的.
3.了解生活中跟流体的压强与流速相关的现象.
【过程与方法】
1.通过观察,认识气体的压强跟流速有关的各种现象.
2.通过实验,体会并能够解释气体的压强跟流速有关的现象.
3.体验由气体压强差异产生的力.
【情感、态度与价值观】
1.初步领略由于流体压强差异而产生的自然奥秘,引发对大自然的好奇心与求知欲.
2.培养学生交流讨论意识和协作精神.
重点难点
【重点】
流体压强和流速的关系.
【难点】
利用流体压强与流速的关系分析生活中的实例.
教学过程
知识点一 流体的压强与流速的关系
【自主学习】
阅读课本P85-86,完成以下问题:
液体和气体都没有一定的形状,且有流动性,统称为流体.
【合作探究】
什么是流体的压强?
答:流体流动时的压强称作流体压强.
演示一 奇妙的实验
1.如图所示,向两张下垂的纸中间吹气,你观察到什么现象?
答:两纸片向中间靠拢.
2.产生这种现象的原因是什么?
答:吹气时纸内外气流速度不同.
3.沿着下垂的纸面上方吹气,你观察到什么现象?
答:纸条会向上飘起.
4.产生这种现象的原因是什么?
答:吹气时纸面上、下气流速度不同.
5.如图所示,先用手托住乒乓球,然后用力向玻璃漏斗管内吹气,此时松开手,乒乓球会掉下来吗?
答:乒乓球不会掉下来.
6.如图,将一根塑料吸管完成直角,在弯折处开一个洞,插入水中,从水管口向里吹气,你观察到的现象是什么?
答:水从烧杯中压入竖直管中,再被水平管口的气球吹散开.
7.在如图所示的装置中注满水,打开阀门K,你会观察到什么现象?
答:内径较粗的A管上方的竖直玻璃管中的液柱较高,内径较细的B管上方的竖直玻璃管中的液柱较低.
8.原因是什么?
答:A、B两处的水流速度不同.
实验归纳:通过以上五个实验我们可以归纳出流体压强和流速存在什么样的关系?
答:流体流速大的地方,压强小;流体流速小的地方,压强大.
演示二 弧圈球和香蕉球
乒乓球或足球旋转时,在球的转动方向与前进方向相同的一侧,空气相对于球的流速小;在球的另一侧,球的转动方向与前进方向相反,空气的相对流速大.于是就产生一个从流速小的地方指向流速大的地方的侧向力,使球的运动轨迹弯曲,形成所谓的弧圈球或香蕉球.
【教师点拨】
1.流体流速变大的几种情况:
(1)外力导致流体流速变大,如用力吹气.
(2)高速运动的物体带动流体流速变快,如列车周围的气体流速变快.
(3)同一流体在相同的时间内,通过较大的路程处流速大.
(4)同一流体流经不同的横截面时,流过横截面小的位置流速大,如河道狭窄处水的流速大.
2.生活中常见的跟流体压强与流速相关的现象包括:
(1)窗外的风吹过,窗帘飘向窗外.
风从窗外吹过,窗外空气流速大,压强小,窗帘受到向外的压力差,便飘向窗外.
(2)火车站台上不能靠近黄色警戒线,如图所示.
火车运行时周围空气流速大,压强小,防止发生安全事故.
(3)汽车开过后,路两侧的树叶向路中间靠拢,如图所示.
汽车带动周围的空气快速流动,所以路中间空气压强较小,形成的压强差将路两侧的树叶“吹”向路中间.
(4)龙卷风将房屋屋顶卷走.
龙卷风刮过时,屋顶上方的空气流速非常大,屋顶上方的空气压强远小于屋内的空气压强,所以巨大的压力差会将沉重的屋顶给吹翻,龙卷风能将房屋屋顶卷走.
(5)草原犬鼠的“空调”洞穴,如图所示.
草原犬鼠的洞穴是两头开口的一条隧道,犬鼠会把其中的一个洞口两旁用土垒高.当草原上有风吹过时,风经过像小山丘一样的较高的洞口时,空气流经的路程较长,速度较快,洞口上方的空气压强和没有垒土的洞口上方的空气压强相比更小,所以两个洞口之间会有压强差,洞内的空气就会在这个压强差的作用下流动起来,跟安了空调一样.
课外延伸
1912年秋天,当时世界上最大的远洋巨轮“奥林匹克”号与一艘比它小得多的“豪克”号铁甲巡洋舰发生了严重的碰撞事故,下图模拟了当时事故发生的场景.
【跟进训练】
1.沿纸条上方吹气,纸条会向上飘,说明气体在流速大的地方压强小.
2.在火车站和地铁站台上,都画有一条安全线,当火车快速开过时,人越过这条线就会有危险.这是因为,火车开动时,靠近火车的地方气体流速大,压强小,离站台远的地方气体流速小,压强大,强大的气流会将人推向列车.
知识点二 飞机为什么能上天
【自主学习】
阅读课本P87-88,完成以下问题:
机翼上下的空气流速不同,压强也不同.
【合作探究】
演示三 飞机机翼的升力
1.如图做一做,当电风扇通电运转时,你看到了什么现象?
答:流动的空气使机翼模型升起.
2.试分析其中的道理.
答:由于飞机机翼的特殊形状,机翼的上方呈弧形(如下图所示),飞机飞行时,机翼上方气流通过的路程较长、速度较大,压强较小;下方气流通过的路程较短、速度较小,压强较大,所以产生了向上的升力.
3.如果把飞机机翼模型的凸面向下,再向它吹风时,你会看到什么现象?
答:机翼模型下降,因为受到的合力向下.
课外延伸
水翼船下部有类似飞机机翼的水翼,船在水中高速航行时,浸在水中的水翼会获得升力,将船体托出水面,这样就减少了船体与水的接触面,从而减小了水对船的阻力,提高航速.
【跟进训练】
赛车尾部气流偏导器的作用,主要是为了让汽车在高速行驶时,对地面的压力更大,提高汽车的抓地性能,能表示偏导器横截面形状的是( B )
课堂小结
练习设计
完成本课对应训练.
温馨提示:实验视频见课件.第二课时 大气压的变化及应用
教学目标
【知识与技能】
1.了解生活中利用大气压的实例,知道活塞式抽水机和离心式水泵的工作过程.
2.了解气体的压强跟高度的关系,知道大气压强值可用气压计来测量.
3.培养学生的观察能力和分析能力,培养学生的思维能力.
【过程与方法】
感知人类对大气压强的利用.
【情感、态度与价值观】
1.通过对大气压应用的了解,使学生认识到科学技术对人类生活的影响.
2.通过对大气压强的认识,使学生领略大自然的神奇和美妙.
重点难点
【重点】
能够应用大气压强解释生活中相关的现象.
【难点】
理解活塞式抽水机和离心泵的工作过程
教学过程
知识点一 大气压的变化
【自主学习】
阅读课本P74,完成以下问题:
1.大气压随高度增加而减小.在海拔2
000
m以内,大约每升高12
m,大气压减小133
Pa.
2.天气的变化也会影响大气压.
【合作探究】
1.气压随高度的变化是怎样的?
答:(1)大气压随高度的升高而减小.由于越向高空,空气越稀薄,空气的密度越小,由于大气层密度变化是不均匀的,因此压强随高度的变化也是不均匀的.在海拔2
000
m以内,每升高12
m,大气压减小133
Pa.(2)天气、气候影响大气压.一般来说冬天的气压比夏天高,晴天的气压比阴雨天的高.
2.大气压和水的沸点存在什么关系?
答:水的沸点在标准大气压下是100
℃,随着大气压的减小,水的沸点会降低.
3.大气压与体积的关系是怎样的?
答:在温度不变的条件下,一定质量的气体,体积减小,它的压强就增大;体积增大,它的压强就减小.打气筒打气就是利用了这个原理.
【教师点拨】
大气压强受海拔高度、天气变化的影响.海拔越高,大气压强越小;同一地区的大气压强随天气、季节变化有一定幅度的波动.
知识点二 大气压的应用
【自主学习】
阅读课本P71-72,完成以下问题:
大气压的典型应用是活塞式抽水机和离心式水泵.
【合作探究】
1.你知道活塞式抽水机的工作原理是怎样的吗?
答:抽水机也叫水泵,是利用大气压把水从低处抽到高处的装置.使用时,若提起活塞,阀门A受到大气压的作用而关闭,活塞的下面空气稀薄,气压小于外界的大气压.于是,低处的水受到大气压的作用推开阀门B进入圆筒(图甲);当压下活塞时,阀门B被水压下而关闭,水被阻不能向下流动,于是冲开阀门A进入圆筒的上部(图乙);再提起活塞时,活塞上面的水迫使阀门A关闭,从出管流出.与此同时井里的水又在大气压的作用下推开阀门B进入圆筒(图丙).
2.离心式水泵是怎样工作的?
答:如图所示,由泵壳、叶轮、泵轴、泵架等组成.起动前应先往泵里灌满水,起动后旋转的叶轮带动泵里的水高速旋转,水作离心运动,向外甩出并被压入出水管.水被甩出后,叶轮附近的压强减小,在转轴附近就形成一个低压区.这里的压强比大气压低得多,外面的水就在大气压的作用下,冲开底阀从进水管进入泵内.冲进来的水再随叶轮高速旋转中又被甩出,并压入出水管……叶轮在动力机带动下不断高速旋转,水就源源不断地从低处被抽到高处.
【教师点拨】
大气压强在生活中的应用广泛,常见的应用实例除去离心式抽水机、活塞式抽水机之外,还包括吸管吸饮料、吸盘、钢笔吸墨水、圆珠笔等.
【跟进训练】
下列事例中,利用大气压作用的是( A )
A.小王用吸管将饮料吸入口中
B.医生用针筒把药水推入病人肌肉中
C.小李用图钉把地图钉在墙上
D.深水潜水员要穿特制的抗压潜水服
课堂小结
1.大气压的变化
(1)大气压与高度的关系
(2)液体沸点与气压的关系
2.大气压的应用
(1)活塞式抽水机
(2)离心式水泵
练习设计
完成本课对应训练.
温馨提示:实验视频见课件.第2节 液体内部的压强
第一课时 液体压强的特点
教学目标
【知识与技能】
1.知道液体对器壁以及液体内部向各个方向都有压强.
2.通过实验探究活动,知道液体内部压强规律.
3.在实验探究活动中学会使用微小压强计.
【过程与方法】
1.通过对演示实验的观察,了解液体内部存在压强的事实.
2.通过实验探究,掌握科学探究的一般方法.
【情感、态度与价值观】
1.让学生体验探究过程,感悟物理实验的过程和方法,享受学习的愉悦.
2.密切联系实际,提高科学技术应用于日常生活的意识.
重点难点
【重点】
液体内部有压强;影响液体内部压强大小的因素.
【难点】
猜想影响液体内部压强大小的因素及实验.
教学过程
知识点 液体的压强
【自主学习】
阅读课本P59-61,完成以下问题:
由于液体受重力作用,所以液体对容器的底部有压强;由于液体具有流动性,液体内向各个方向都有压强.
【合作探究】
演示一 液体压强产生的原因
1.将水倒入上端开口、下端扎有橡皮膜的玻璃管.橡皮膜的形状有什么变化?为什么会有这样的变化?
答:由图甲可知橡皮膜会向下凸出,这是由于液体受到重力的作用,对容器底部会产生压强.
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.橡皮膜的形状有什么变化?为什么会有这样的变化?
答:橡皮膜会向外凸出;这是由于液体具有流动性,因此对侧壁也有压强.
演示二 压强计
1.微小压强计的构造是怎样的?
答:微小压强计主要由U形管、橡皮管、探头、橡皮膜组成.
2.微小压强计的用途是什么?
答:是测量液体内部压强的仪器.
3.简述微小压强计的工作原理.
答:当将微小压强计的探头放入液体内部某处时,U形管内左右两侧液面就会出现一定的高度差h,两边高度差越大,表示探头处橡皮膜受到的压强越大.
4.使用微小压强计时应该注意的问题是什么?
答:(1)实验前应检查整个装置是否漏气.方法是用手按压橡皮膜,观察压强计玻璃管两侧液面是否有高度差,如果有高度差,说明不漏气;如果无论怎样按压橡皮膜,都没有高度差,说明漏气,则要重新检查蒙在金属盒上的橡皮膜、连接用的橡胶管及各连接处的连接情况.(2)不能让压强计玻璃管两侧液面高度差过大,以免使部分有色液体从管中流出.
探究 液体内部的压强特点
向一侧壁不同高度扎有两小孔的塑料瓶中装入液体,观察其现象.
可看到液体能从容器侧壁的孔中喷出.说明液体对容器侧壁有压强,它的大小与哪些因素有关呢?液体压强的特点又是怎样的呢?
答:实验目的:研究液体内部的压强的特点.
实验器材:微小压强计.
实验原理:如果液体内部存在压强,放在液体里的薄膜就会变形,U形管的两侧液面就会产生高度差.
实验步骤:①保持探头在水中的深度不变,改变探头的方向,看液体内部同一深度各个方向压强的关系.
②增大探头在水中的深度,看看液体内部的压强与深度有什么关系.
③换用不同液体,看看在深度相同时,液体内部的压强是否与液体的密度有关.
实验现象:①同种液体内部同一深度,向各个方向的压强都相等.②同种液体内部深度越深,压强越大.③深度相同时,液体密度越大,液体内部压强越大.
实验分析及结论:①液体内部存在压强.②在液体内部的同一深度处,向各个方向的压强都相等.③深度越深,压强越大.④液体内部压强的大小还跟液体的密度有关,在深度相同时,液体的密度越大,压强越大.
【教师点拨】
1.压强计上的胶管不能弯折.
2.实验前出现U形管中液面不平时,去掉胶管接头处,重新接好.
3.深度是指从液面向下到某处的竖直距离,用钢尺可以读出深度大小.
4.实验过程中用到了控制变量法和转换法.
【跟进训练】
用同一压强计探究液体内部压强的情景如图所示,其中乙(选填“甲”或“乙”)图中橡皮膜底部受到液体压强更大;若两烧杯中分别装的是盐水和水(ρ盐水>ρ水),根据实验现象,可以确定B(选填“A”或“B”)杯中装的盐水,这是因为在相同的深度,液体密度越大,液体压强越大.
课堂小结
液体的压强
(1)液体压强产生的原因
(2)测量工具:微小压强计
(3)液体内部的压强特点
练习设计
完成本课对应训练.第4节 大气压强
第一课时 大气压强的存在及测定
教学目标
【知识与技能】
1.通过实验探究知道大气压强的存在.
2.理解托里拆利实验,知道标准大气压强的数值.
【过程与方法】
1.通过观察一些实验现象感知大气压强的客观存在.
2.通过一些实验感知大气压强的值很大.
【情感、态度与价值观】
培养实事求是的科学态度.
重点难点
【重点】
1.认知大气压强的存在.
2.大气压强的测量.
【难点】
大气压强的测量.
教学过程
知识点一 大气压强
【自主学习】
阅读课本P68-69,完成以下问题:
大气对浸在它里面的物体的压强叫大气压强,简称大气压或气压.地球上的万物无不在大气层之中,它们都受到大气压强.
【合作探究】
演示 感受大气压的存在
1.用大号注射器将瓶中的空气抽出来,是谁把瓶压瘪了?
答:瓶内空气抽出后,瓶内气压小于瓶外大气压,在大气压的作用下把瓶子压瘪.
2.灌满一杯水,杯口盖上纸片倒置,看到水没有从杯中流出,纸片没有掉下来.是谁托住了纸片?
答:大气压强作用在纸片上,纸片不会掉下,进而水不会流出.
3.在大试管中注一些水,把较小的试管插入大试管中,迅速倒置,看到小试管不下落反而上升,这是谁的作用?
答:当试管中的水流下时,管内气压小于大气压强,在大气压作用下,小试管不下落反而上升.
4.把注射器的活塞推到底,用封帽将注射孔封闭后倒置,在活塞上拉几个钩码,看到活塞没有被钩码拉下来,这是为什么呢?
答:注射器内几乎没有气压,在大气压的作用下,活塞没有被钩码拉下来.
探究一 大气压强
1.什么是大气压强?
答:大气对浸在它里面的物体产生的压强叫作大气压强,通常简称为大气压或气压.
2.大气压产生的原因是什么?
答:大气有重力且具有流动性.
3.大气压强有何特点?
答:大气向各个方向都有压强;大气内部某一点向各个方向的压强相等;大气压强随深度增加而增大.
知识拓展 大气压的存在——马德堡半球实验
早在1654年,德国马德堡市市长奥托·格里克就在马德堡市公开表演一个著名实验—马德堡半球实验.他把两个直径为30
cm铜质空心半球紧紧地扣在一起,用抽气机抽出球内的空气,然后用16匹马向相反方向拉两个半球,结果费了很大的劲才把它们拉开.
【教师点拨】
1.大气压真实存在的实例:(1)塑料挂钩的吸盘贴在光滑的墙壁上,吸盘内空气被挤出,在吸盘外大气压强作用下,吸盘紧贴墙壁不会掉下来.(2)用吸管吸饮料时,管内气压较小,在管外大气压作用下,将饮料压入吸管内.(3)铁桶内放些水,烧开后,把开口堵住,再浇上冷水,桶内空气收缩,气压变小,在外界大气压强作用下将铁桶压扁.
2.大气有重力且具有流动性,所以大气压向各个方向都有,且在同一高度压强相等.大气压强随深度增加而增大,这里的深度是指从大气层外表面向下的距离,也可以说大气压随海拔高度的增加而减小.
3.大气压时刻存在于我们周围,但是我们却感觉不到,是因为:人体内部与外界大气相通,身体各部位内外所受压力相同,内外平衡.我们体会到大气压强的存在,是在压强不平衡时表现出来的一些特殊现象.
【跟进训练】
用自来水钢笔吸墨水时,只要把弹簧片按几下松开,墨水就吸到橡皮管里去了,这是因为 ( C )
A.橡皮管有吸力
B.弹簧片有吸力
C.大气压的作用
D.橡皮管里真空有吸力
知识点二 大气压强的测定
【自主学习】
阅读课本P69-70,完成以下问题:
1.托里拆利实验既说明大气压的存在,又准确地测出了大气压的值.
2.通常把760
mm高水银柱产生的压强叫作标准大气压,用字母p0表示,p0=1.013×105Pa.在粗略计算中,标准大气压可以取为1×105Pa.
【合作探究】
探究二 大气压的测量
1.大气压强到底有多大呢?我们能测量出大气压的值吗?
答:可通过托里拆利实验测量出大气压的值.
实验目的:测量大气压强的值.
实验步骤:在长约1
m、一端封闭的玻璃管里灌满水银,用手指将管口堵住,然后倒插在水银槽中,放开手指,管内水银面下降到一定高度时不再下降,水银处于静止状态.
实验分析:玻璃管上端为真空,没有压强,玻璃管内的水银之所以能够高于水银槽内的水银,就是因为水银槽内的水银受到大气压强的作用.
实验结论:大气压强的数值等于它支撑的水银柱产生的压强,即p大气=p水银=ρ水银gh.我们通常把760
mm高的水银柱产生的压强叫作标准大气压,用字母p0表示.
2.标准大气压的值是多少?
答:p=ρgh=13.6×103
kg/m3×9.8
N/kg×0.76
m=1.013×105
Pa.
3.由标准大气压的值可以计算出大气压作用在一个人手掌上的压力约为500
N,相当于一个质量为50
kg的人站在你手掌上产生的压力.这么大的压力,我们为何感觉不到呢?
答:因为人体内也存在压强,内外压力相互平衡;另外,人长期生活在大气中,已经适应这种环境了.
4.实验过程中应该注意那些问题?
答:(1)管内汞柱是由大气压支持的,所以管内汞柱的高度代表了大气压强的大小,也就是说,在操作正确的前提下,只要大气压强不变,管内汞柱的高度就不变.
(2)汞柱高度是指管内外汞液面的竖直高度差,不是指倾斜管内汞柱的长度.因此,实验中使玻璃管倾斜后,管内汞柱长度增加,而汞柱的竖直高度不变.
(3)实验中,玻璃管的粗细(内径不同)不会影响大气压强的测定值,因为液体的压强只与液体的密度、深度有关,与液体的重力、体积有关.
(4)实验中玻璃管进入汞液槽中的深度对测量值没有影响,管口向上提,管内汞液面上方真空部分体积增大,汞柱高度不变;管口向下按,管内汞液面上方真空部分体积减小,汞柱的高度不变.
(5)当管内汞液面上方进入空气后,测得的大气压值比实际值要小.
探究三 气压计
1.什么叫气压计?
答:测量大气压的仪器叫作气压计.
2.常见的气压计有哪些?
答:气压计有水银气压计和金属盒气压计(无液气压计).水银气压计的原理是托里拆利实验,测量准确,但体积大、携带不便,常用于气象站和实验室测气压;而金属盒气压计(如下图所示)体积小、携带方便,但是测量不够精确.


【教师点拨】
1.标准大气压的数值为1.013×105
Pa,它相当于在1
cm2表面受到10
N的压力.通常人们把760
mm汞柱所产生的压强,叫作标准大气压.
2.在托里拆利实验中,水银柱的高度是指管内外水银面的竖直高度差,且水银柱的高度只随外界大气压的变化而变化,跟玻璃管的粗细、玻璃管是否竖直以及水银面与管顶的距离等无关.
【跟进训练】
1.下列现象中,不能说明大气压存在的是 ( D )
A.堵上茶壶盖上的小孔,壶里的水不容易倒出来
B.用吸管可是把杯中的果汁吸到口中
C.托里拆利实验
D.船闸
2.测定大气压值的著名实验是托里拆利实验,大气压值约为1.01×105Pa.
课堂小结
1.大气压强的存在
(1)大气压的概念
(2)大气压的特点
2.大气压强的测定
(1)大气压的大小:托里拆利实验的原理
(2)标准大气压:p0=1.013×105
Pa
练习设计
完成本课对应训练.
温馨提示:实验视频见课件.第二课时 浮沉条件的应用
教学目标
【知识与技能】
1.能应用浮沉条件解释简单的物理现象.
2.知道轮船、潜水艇、气球、密度计的原理.
【过程与方法】
认识浮力知识在生产、生活中的应用价值.
【情感、态度与价值观】
1.通过对轮船、潜水艇、气球、密度计的浮沉原理的学习,体验科学、技术、社会的紧密联系.
2.通过浮力知识应用实例培养学生理论联系实际的良好学风,激发学生学习情趣;通过学生自己探究实验,激发学习欲望.
重点难点
【重点】
知道轮船、潜水艇、气球、密度计的原理.
【难点】
能应用浮沉条件解释简单的物理现象.
教学过程
知识点 浮沉条件在技术上的应用
【自主学习】
阅读课本P81-82,完成以下问题:
根据物体的浮沉条件,可以控制物体在液体中的浮沉.
【合作探究】
实验 牙膏袋在水中的沉浮
1.实验目的:根据牙膏袋在水中的沉浮情况探究物体的沉浮条件.
2.实验器材:装水的容器,水,空牙膏袋.
3.进行实验
取一只空牙膏袋,先将它挤瘪,拧紧盖后放入水中.将牙膏袋从水中取出,将它撑开并拧紧盖后再放入水中,如图所示.
两次牙膏袋所受重力G甲和G乙的大小关系是G甲=G乙;两次排开水的体积V甲和V乙的大小关系是V甲4.整理实验器材.
5.分析实验结果得出结论:要用密度大于水的材料制成能够浮在水面上的物体,可以把它做成空心的,以使它能排开更多的水.
探究一 轮船
轮船为什么能漂浮在水面?
答:要用密度大于水的材料制成能够浮在水面上的物体,可以把它做成空心的,以使它能排开更多的水.轮船就是根据这个原理制造的.
探究二 潜水艇
1.潜水艇如何潜入水中?
答:潜水艇的艇身装有压力舱,向压力舱充水时,潜水艇变重,逐渐潜入水中.
2.潜水艇如何浮出水面?
答:当用压缩空气将压力舱里的水排出一部分时,潜水艇变轻,从而上浮.
3.总结:潜水艇的工作原理是靠改变自身重力实现上浮和下潜.
探究三 气球
1.气球如何上升和下降?
答:气球通过改变自身体积来改变浮力的大小,从而实现气球的上升和下降.
2.气象探测气球内部充满的是什么?
答:球内充有密度比空气小得多的氢气.
探究四 密度计
1.密度计是一种什么仪器?它的刻度有什么特点?
答:测量液体密度的仪器,刻度是上小下大,上稀下密.
2.密度计的底部配有铅坠,其作用是什么?
答:使密度计能够直立在液体中.
3.密度计的工作原理是什么?
答:物体漂浮在液面上的条件F浮=G.同一支密度计漂浮在不同的液面上时,其受到的浮力大小是相等的,都等于其重力大小.
4.密度计浸入液体中越深,说明液体的密度是越大还是越小?
答:由F浮=ρ液gV排可知,V排越大,液体密度ρ液越小.
知识拓展一 盐水选种
盐水选种是我国古代劳动人民发明的一种巧妙的挑选种子的方法.各种庄稼的种子,都有一定的密度.长得很饱满的小麦种子密度大,长得干瘪的种子密度小得多.
盐水选种,就是把种子放在一定浓度的盐水里,利用浮力把好种子和坏种子分开来.干瘪、虫蛀的种子就会上浮直至漂浮,而饱满的种子则下沉至容器底部.
盐水选中蕴含的浮力知识:人们根据物体的浮沉条件,在用盐水选种时,把漂浮的种子清除掉,保留下沉的饱满种子.
知识拓展二 浮筒打捞
原理:将浮筒绑在沉船两侧时使整体体积增大,总的浮力增大,排出浮筒中的水,浮筒的重力减小,当浮力大于重力时沉船上浮.
【教师点拨】
1.轮船从河里驶入海里,受到的浮力大小不变,船身会向上浮起一些.
2.潜水艇在水面下从河里驶入海里,受到的浮力变大.
3.生活中另外一些可以利用浮力的知识来解释的现象:腌鸡蛋时,开始鸡蛋漂浮,后来下沉;煮饺子时,饺子熟了后会浮出水面;吹出的肥皂泡先上升后下降,等等.
【跟进训练】
1.(多选)如图所示,用同一支密度计测定不同液体的密度,下列叙述正确的是( BD )
A.密度计漂浮得越高,所受的浮力越大
B.密度计漂浮在不同液体中,所受的浮力都相等
C.密度计排开液体体积越大,液体密度越大
D.密度计漂浮得越高,液体密度越大
2.潜水艇是靠改变自身重力实现上浮和下潜的,向潜水艇的压力舱中充入适当的海水后,潜水艇在海水中由漂浮变为悬浮,潜水艇受到的浮力变大(选填“变大”“变小”或“不变”).如果该潜水艇由海水中潜入长江中仍然保持悬浮,应该减小(选填“增大”或“减小”)潜水艇压力舱中水的质量.(ρ海水>ρ水)
课堂小结
练习设计
完成本课对应训练.
温馨提示:实验视频见课件.第八章 压强与浮力
第1节 压 强
第一课时 压力、压强
教学目标
【知识与技能】
1.知道压力是垂直作用在物体表面上的力.
2.理解压强的概念是作用在单位面积上的压力.
3.知道压强的国际单位是牛/米2,又叫帕斯卡.
4.能用压强公式p=,进行简单计算.
【过程与方法】
1.通过实验探究压力的作用效果与哪些因素有关,学习控制变量法,培养学生的观察能力、分析能力.
2.在压强概念的学习中,理解比值定义的方法.
【情感、态度与价值观】
通过实验探究压力的作用效果与哪些因素有关,激发学生学习物理的兴趣,使学生认识科学方法的重要性.
重点难点
【重点】
1.压力的概念,压力的作用效果与哪些因素有关.
2.压强的概念、计算公式、国际单位,会用公式进行简单计算.
【难点】
1.压力的作用效果与哪些因素有关.
2.压强概念、压强的计算公式(比值定义的方法).
教学过程
知识点一 压力
【自主学习】
阅读课本P55,完成以下问题:
1.物理学中,把垂直作用在物体表面上的力叫作压力.
2.压力的方向是垂直于接触面并指向受力物体.
3.压力的作用点在接触面上.
【合作探究】
探究一 压力与重力有何区别和联系?
答:(1)区别:
压力
重力
图示
施力物体
物体
地球
受力物体
物体
物体
大小
决定于形变情况
G=mg
方向
总是垂直于接触面
总是竖直向下
作用点
在接触面上
重心
性质
弹力
引力(重力)
(2)联系:当物体放在水平面上,且只受重力和支持力作用时,物体对水平面的压力大小等于物体重力的大小,且两个力的方向都是竖直向下的.
【教师点拨】
压力不是重力,压力可以由重力产生,也可以由其他力产生.
【跟进训练】
物块放在斜面上,物块对斜面产生压力的作用,如图所示的画法中,能正确表示物块对斜面的压力的是 ( D )
知识点二 探究影响压力作用效果的因素
【自主学习】
阅读课本P56,完成以下问题:
压力的作用效果不仅跟压力的大小有关,而且跟受力面积有关.
【合作探究】
探究二 压力的作用效果
大型载重卡车安装了许多车轮,就不易压坏路面;图钉的一端做得很尖,就容易嵌入物体.以上现象的原因是什么呢?试根据以上情景设计一个实验过程探究影响压力作用效果的因素.
答:实验目的:探究影响压力作用效果的因素.
实验猜想:可能与压力大小、受力面积有关.
实验方法:控制变量法.
实验器材:小桌、海绵、砝码.
实验过程:(1)如图甲所示,将小桌正立在海绵上,观察小桌陷入海绵的深度.(2)在小桌上放上砝码,如图乙所示,将小桌放在海绵上,观察小桌陷入海绵的深度.(3)如图丙所示,将小桌倒立后放上砝码,再将小桌放在海绵上,观察小桌陷入海绵的深度.
实验分析:A.压力的作用效果与压力大小的关系:
实验次号
受力面积
压力
压力的作用效果
(2)
相同

明显
(1)

不明显
B.压力的作用效果与受力面积的关系:
实验次号
压力
受力面积
压力的作用效果
(3)
相同

不明显
(2)

明显
实验结论:①当受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显.②当压力大小相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显.
【教师点拨】
1.压力的作用效果是通过海绵的凹陷程度显示的.
2.实验过程中用到了控制变量法和转换法.
【跟进训练】
人在走路时对地面的压力和压强,与人站立在地面时相比较 ( A )
A.压力不变,压强改变
B.压力不变,压强不变
C.压力改变,压强改变
D.压力改变,压强不变
知识点三 压强
【自主学习】
阅读课本P56-57,完成以下问题:
物理学中,把物体表面受到的压力与受力面积的比,叫做压强,即压强=.
【合作探究】
1.当压力大小和受力面积都不相同时,我们该如何比较压力的作用效果呢?利用以前学过的速度知识和现在的压力作用效果进行类比,可引入压强的概念吗?
答:由于压力的作用效果同时跟压力的大小和受力面积有关,利用比值定义法可引出压强的概念.在物理学中,物体所受压力的大小与受力面积之比叫作压强.即压强=?p=(适用一切物体);用p表示压强、F表示压力、S表示受力面积.
2.压强的单位是?
答:在国际单位制中,压强的单位是帕斯卡,简称帕,符号是Pa.
3.压强单位Pa的物理意义是什么?
答:1
Pa表示物体在1
m2面积上受到的压力是1
N.
4.可否列举事例感受压强1
Pa的大小?
答:将一张报纸对折一下,平铺在地面上,对地面的压强约为1
Pa.
5.压强公式p=适用一切物体,我们可以将其应用于实际的计算,试利用压强公式解答以下例题.
例题 水平桌面上放一本书,书所受的重力为3
N,与桌面的接触面积为5×10-2
m2,计算书对桌面的压强.
解答 书对桌面的压力等于它的重力,即:F=G=3
N,桌面的受力面积S=5×10-2
m2,所以压强p===60
Pa,故书对桌面的压强为60
Pa.
【教师点拨】
压强在数值上等于物体单位面积所受的压力,压强越大,压力产生的效果越明显.
【跟进训练】
底面积为4×10-2
m2、重为500
N的物体放在水平地面上,求它对地面的压强p.
答:因水平面上物体的压力和自身的重力相等,所以,物体对地面的压强p====1.25×104
Pa.
课堂小结
1.压力
(1)定义
(2)方向
2.探究影响压力作用效果的因素
3.压强
(1)定义
(2)单位
(3)公式
练习设计
完成本课对应训练.
温馨提示:实验视频见课件.第6节 物体的浮沉条件
第一课时 物体的浮沉条件
教学目标
【知识与技能】
1.知道物体的沉浮取决于浮力与重力的大小关系,理解物体的浮沉条件是二力平衡知识的具体应用.
2.知道物体的沉浮与密度的关系.
3.了解浮沉的各种现象.
4.结合阿基米德原理掌握浮力问题的解决方法.
【过程与方法】
通过物体的浮沉现象的实验探究,培养学生思维能力和实验探究能力.
【情感、态度与价值观】
1.通过浮力知识应用实例培养学生理论联系实际的良好学风,激发兴趣和提高学生的思维方法.
2.初步建立应用科学知识的意识.
重点难点
【重点】
物体的浮沉条件.
【难点】
综合利用二力平衡的知识探究浮沉条件.
教学过程
知识点 物体的浮沉条件是什么
【自主学习】
阅读课本P80,完成以下问题:
当物体浸没在水中时,受到竖直向上的浮力,同时还受到竖直向下的重力.
【合作探究】
探究一 物体的浮沉条件
1.如图甲所示,将小木块浸没在水中,松手后,它将怎样运动?
答:小木块上浮至水面.
2.如图乙所示,将乒乓球浸没在水中,松手后,它将怎样运动?
答:乒乓球上浮至水面.
3.如图丙所示,将金属块浸没在水中,松手后,它将怎样运动?
答:金属块下沉到水底.
4.如图所示,将不同的物体分别放入水中,观察松手后它们的运动方向,试着分析其中的原因.
探究结论:(1)物体在液体中的沉浮取决于物体所受浮力和重力的大小.(2)通过改变重力或浮力的大小,可以改变物体的浮沉状态.当F浮>G时,物体上浮;当F浮<G时,物体下沉;当F浮=G时,物体处于悬浮或者漂浮状态.
5.悬浮与漂浮有何相同点和不同点?
答:相同点:都是一种静止的平衡状态,都满足F浮=G物.不同点:(1)悬浮是指物体全部浸入液体中,这时物体所受的浮力是最大浮力,F浮=ρ物gV物(V排=V物);漂浮指物体部分浸入,此时V排ρ物,悬浮条件是ρ液=ρ物.(物体为实心)
探究二 密度与物体浮沉的关系
1.上浮:由F浮>G可得:ρ液gV排>ρ物gV物,因为V排=V物,所以ρ液>ρ物.
2.下沉:由F浮3.悬浮:由F浮=G可得:F浮=ρ物gV物,因为V排=V物,所以ρ液=ρ物.
4.漂浮:由F浮=G可得:ρ液gV排=ρ物gV物,因为V排ρ物.
5.总结:简单地说,浸在液体中的物体的浮和沉,取决于所受的浮力和重力的合力的情况.还可以通过改变液体和物体密度来改变物体的浮沉状态.
探究三 对于浮沉条件的理解
1.ρ物是物体的密度(平均密度),而不是构成该物体的物质的密度.
2.由物体的沉浮情况可以判断物体重力与浮力的大小关系及物体密度与液体密度的大小关系,反过来由物体重力与浮力大小关系及物体密度与液体密度的大小关系也可以判断物体的浮沉情况.
3.求解某物体在液体中所受的浮力,首先要明确物体在液体中所处的状态,若漂浮或悬浮则浮力等于物体重力;若沉底则浮力应根据阿基米德原理求解.
探究四 根据阿基米德原理和浮沉条件作出的有关推论
1.密度均匀的物体悬浮(或漂浮)在某液体中,若把物体切成大小不等的两块,则大块、小块仍都悬浮(或漂浮).
2.漂浮在水中的冰或含有木块、蜡块等密度小于水的物体的冰,熔化成水后液面不变;若冰中含有铁块、石块等密度大于水的物体,冰熔化成水后液面下降.
3.漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的零点几倍,物体的密度就是液体密度的零点几倍.
4.将漂浮物体全部浸入液体里,需加竖直向下的外力,且力的大小等于液体对物体的浮力的增量.
例题 如图所示烧杯中盛有水,将一块冰放入水中,冰漂浮在水面,此时水面恰好与杯子口相平.则在冰块熔化的过程中( D )
A.将有水从烧杯中溢出
B.水面先下降后上升
C.烧杯中的水面会下降
D.水面始终与杯子口相平
解析 由于冰漂浮于水面上,则F浮=G冰,即ρ水gV排=G冰…①,又因冰熔化成水后,其质量不变,重力不变,G水=G冰,即ρ水gV水=G冰…②,由①②可得:ρ水gV排=ρ水gV水,所以,V排=V水,即冰熔化为水的体积等于冰排开水的体积.所以,不会有水从烧杯中溢出,杯中水面也不会下降,始终与杯子口相平.
【教师点拨】
条件分析法:当影响浮力大小的两个因素都不相同时,不能根据单个影响因素来比较所受浮力的大小,这时可以先由浮沉条件分析出不同情况下的浮力与物体自身重力之间的大小关系,再比较浮力的大小.
【跟进训练】
1.如图所示,A、B两物体静止在水中,下列说法正确的是( C )
A.两物体受到的浮力一定相等
B.两物体受到的浮力不等,A物体受到的浮力大
C.两物体的密度不等,B物体的密度大
D.两物体的重力不等,B物体的重力大
2.重为15
N的物体,浸没于装满水的容器中后,溢出了5×10-4
m3的水.则此物体是( B )
A.浮在水面上
B.沉到水底
C.悬浮在水中
D.以上几种情况都有可能
3.质量相等的实心铝球和铁球放在水中,铁球受的浮力小于铝球受的浮力;若把它们都放在水银中静止时,则铁球受的浮力等于铝球受的浮力.(均选填“大于”“小于”或“等于”)
课堂小结
状态
受力关系
密度关系
合力
漂浮
F浮=G
ρ液>ρ物
为零
下沉
F浮ρ液<ρ物
竖直向下
悬浮
F浮=G
ρ液=ρ物
为零
上浮
F浮>G
ρ液>ρ物
竖直向上
练习设计
完成本课对应训练.
温馨提示:实验视频见课件.第二课时 液体压强的计算
教学目标
【知识与技能】
1.能用公式p=ρgh计算液体内部的压强.
2.能用液体压强公式解释帕斯卡实验,培养学生用理论解释实验现象的能力.
【过程与方法】
经历用“理想液柱法”推导液体内部压强公式,培养学生的抽象思维能力,引导学生初步学习假想模型法的思路,并使学生了解它是物理学的研究方法之一.
【情感、态度与价值观】
1.通过对液体内部压强公式的推导,让学生认识到物理学逻辑性强、科学严密的特点.
2.通过对帕斯卡实验的学习,培养学生热爱物理的情感.
重点难点
【重点】
推导液体压强大小的计算公式,并能进行简单计算.
【难点】
推导液体压强大小的计算公式,并能进行简单计算.
教学过程
知识点 液体压强的计算
【自主学习】
阅读课本P61,完成以下问题:
计算液体压强的公式为p=ρgh.p表示液体压强,单位是
Pa;ρ是液体密度,单位是
kg/m3;g是常量;h是液体的深度,单位是m.
【合作探究】
1.液体的压强跟液体的密度、深度有关,那么液体内部某处压强的大小如何确定呢?
答:如图所示,在底面积为S的容器中装有密度均为ρ的某种液体,在深度为h处有一点A.
这个液柱的体积V=Sh.这个液柱的质量m=ρV=ρSh.这个液柱对平面的压力F=G=mg=ρgSh.平面受到的压强p==ρgh.因此,深度为h处液体的压强p′=ρgh.
2.液体对容器底部的压力大小与液体的重力大小一定相等吗?
答:不一定相等.如图所示,在不同形状的容器中,由F=pS=ρghS、G=ρgV计算可知:F甲=G液,F乙G液.
【教师点拨】
p=ρgh计算中应注意:
(1)液体内部压强公式p=ρgh中的“h”不是高度,是液体中某点到液面的竖直深度.
(2)与容器的长度、形状无关.
(3)公式p=是压强的定义式,适用于一切固体、液体和气体的压强计算;而公式p=ρgh只适用于液体压强的计算.
(4)解决压强综合题时,一定要先分清是固体压强还是液体压强,一般情况下,解决固体压强问题时先计算压力(用F=G总),后考虑压强(用p=),解决液体压强时,先分析压强(用p=ρgh),再求压力(F=pS).
【跟进训练】
一种潜水服可以承受5.5×104
Pa的压强,那么潜水员穿上这样的衣服,潜入水中的最大深度是多少?(g取10
N/kg)
解:由p=ρgh可得,潜入水中的最大深度h===5.5
m.
课堂小结
液体压强的大小:p=ρgh
练习设计
完成本课对应训练.第5节 学生实验:探究——影响浮力大小的因素
第一课时 实验探究影响浮力大小的因素
教学目标
【知识与技能】
1.知道什么是浮力,了解浮力产生的原因.
2.知道怎么测量浮力的大小.
3.通过实验探究知道影响浮力大小的因素.
【过程与方法】
1.通过观察法和课堂讨论让学生认识浮力,通过类比法、观察法让学生了解浮力产生的原因.
2.通过学生实验,探究浮力的大小与哪些因素有关.
【情感、态度与价值观】
1.具有对科学的求知欲,乐于参与观察、实验、制作科学实践活动.
2.在解决问题的过程中,有克服困难的信心和决心,能体验战胜困难、解决物理问题时的喜悦.
重点难点
【重点】
1.浮力概念的建立.
2.“称重法”测浮力.
3.知道浮力的大小与哪些因素有关.
【难点】
浮力产生的原因.
教学过程
知识点一 浮力
【自主学习】
阅读课本P75-76,完成以下问题:
浸在液体中的物体受到液体对它向上托的力,这个力叫作浮力.浮力的方向总是竖直向上的.
【合作探究】
探究一 感受浮力
1.将石块用线拴好挂在弹簧测力计的挂钩上,观察弹簧测力计的示数.
2.再将石块用手托起,观察弹簧测力计的示数是否变小了.
答:示数变小了.
3.将石块浸没在水中,此时是否也存在一个向上托的力?这个力的施力物体是谁?
答:将石块浸入水中,弹簧测力计的示数也变小了,故存在一个向上托的力.这个力的施力物体是水.
4.将石块浸没在煤油或酒精等液体中时,又会怎样?
答:仍然存在对石块向上托的力,弹簧测力计的示数相对未放入时仍会减小.
探究归纳:浸在液体中的物体受到向上的力,这个力叫作浮力.符号F浮,单位N.浮力的方向竖直向上,与重力的方向相反.液体是浮力的施力物体.
探究二 浸没在液体中的物体
1.如图所示,将两端开口的玻璃圆筒两端蒙上橡皮膜,分别水平和竖直地将其浸没在水中,橡皮膜有什么变化?说明了什么?
答:水平放置时,两端橡皮膜都凹陷了;竖直放置时,两端橡皮膜也都凹陷了.说明了橡皮膜受到了力.
2.再仔细观察橡皮膜凹陷的程度有什么差异?说明了什么?
答:水平放置时,两端的橡皮膜凹陷的程度一样,说明了表面所受的力大小一样;竖直放置时,两端的橡皮膜凹陷程度不同,下端的橡皮膜凹陷程度更大,说明物体下表面受到的力大于上表面受到的力.
3.通过实验能得到什么结论?
答:浸没在液体中的物体受到来自液体的各个方向的力.
探究三 浮力是怎样产生的
1.物体上下、左右、前后表面受到压力的施力物体是什么?压力的大小、方向有什么特点?
答:施力物体是液体.如下图所示,物体左右、上下表面所受压力的大小相同,方向相反,相互抵消;而物体上下表面由于所处深度不同,压强大小不同,故所受压力大小不同,下表面所受压力大于上表面所受压力,二者的合力方向竖直向上.
2.物体上、下表面受到的压力大小是多少?
答:物体的上表面:F向下=p向下S=ρ液gh1S.物体的下表面:F向上=p向上S=ρ液gh2S.
3.物体上、下表面的压力差的作用效果体现在哪里?
答:物体上、下表面的压力差方向竖直向上,使得物体受到向上的力,即浮力.
总结:浮力是由于液体对物体向上、向下的压力差产生的.
【教师点拨】
1.浸在气体中的物体也受到气体对物体的浮力.
2.物体无论浸在哪种液体中,无论物体形状规则还是不规则,运动还是静止,都会受到浮力的作用.
3.“浸在”包含两种情况,一是物体一部分浸入液体(或气体);二时物体完全浸入液体(或气体)中.“浸没”则是完全浸入.
4.注意:当类似圆柱或立方体的物体与容器底部紧密接触时,由于物体没有受到向上的压力,所以浮力等于0.
例如:桥墩、船陷入海底、木桩.可见,要产生浮力,必须要有向上的压力.
【跟进训练】
1.关于浮力,下列说法中正确的是( B )
A.只有浮在液体表面上的物体才受到浮力
B.一切浸入液体中的物体都受到液体对它施加竖直向上的浮力
C.只要下沉的物体就不会受到浮力
D.浮力的方向不一定都是向上的
2.如图所示,A、B为可以自由移动的物体,C、D为容器里自身凸起的一部分,现往容器里加一些水.则下面说法错误的是( C )
A.A物体一定受到浮力的作用
B.B物体一定受到浮力的作用
C.C物体一定受到浮力的作用
D.D物体一定受到浮力的作用
知识点二 浮力的大小
【自主学习】
阅读课本P76-77,完成以下问题:
实验要用到的器材有体积相同的铁块和铝块、体积较大的一个铁块、弹簧测力计、溢水杯、量筒、小烧杯、水、盐水、细线.
【合作探究】
探究四 称重法测浮力
1.图中重物受到几个力的作用?各力的方向如何?
答:受三个力的作用:重物所受的重力、重物受到细线的拉力和重物在水中受到的浮力.重力的方向竖直向下,细线的拉力与浮力的方向竖直向上.
2.各力的关系如何?浮力大小怎么计算?
答:重物的受力情况如图所示,由力的平衡可知,G=F浮+F示,则F浮=G-F示.
3.物理学中把这种测浮力大小的方法,叫作称重法.
实验 浮力的大小与什么因素有关
在盆中放一装满水的塑料桶,用手把空矿泉水瓶按入水桶,饮料罐进入水中越深,手的感觉有什么变化?(受到的向上的浮力越来越大)
1.实验目的:探究浮力大小与哪些因素有关.
2.实验猜想
猜想一:浮力的大小可能跟物体浸入液体的深度有关.
猜想二:浮力的大小可能跟物体浸入液体的体积大小有关.
猜想三:浮力的大小可能跟液体的密度有关.
3.实验器材:弹簧测力计,铁块,水槽,清水,细线等.
4.实验方法:控制变量法.
5.设计并进行实验
(1)从位置1→2→3的过程中,铁块受到的浮力逐渐增大.
(2)从位置3→4的过程中,铁块受到的浮力不变.
(3)将铁块依次浸没在清水和浓盐水中,铁块在浓盐水中受到的浮力较大.
5.整理实验器材.
6.分析与论证:浸在液体中的物体受到的浮力的大小跟物体浸入液体的体积有关,跟液体的密度也有关;全部浸没在同种液体中的物体所受浮力则跟物体浸入液体中的深度无关.
【教师点拨】
注意:物体浸没在液体中的深度改变时,上、下表面的压力差不变,浮力不变.
【跟进训练】
1.绳子的下端系着一个铁块,当铁块浸没在水中后剪断绳子,铁块下沉的过程中它受到的浮力将( C )
A.逐渐变大
B.逐渐变小
C.保持不变
D.变为零
2.将一个体育测试用的实心球和一个乒乓球同时没入水中.放手后发现:实心球沉入水底,而乒乓球浮出水面.如图所示,比较实心球和乒乓球没入水中时受到的浮力大小.则( A )
A.实心球受到的浮力大
B.它们受到的浮力一样大
C.乒乓球受到的浮力大
D.不能确定
课堂小结
练习设计
完成本课对应训练.
温馨提示:实验视频见课件.第二课时 增大、减小压强的方法
教学目标
【知识与技能】
知道增大或减小压强的方法是改变压力或受力面积的大小,了解它在生产、生活中的应用.
【过程与方法】
通过对日常生活、生产中压强现象的解释,培养学生应用知识的能力.
【情感、态度与价值观】
通过对日常生活、生产中压强现象的解释,培养学生勇于探索日常用品中的物理学原理的精神和将物理知识应用于日常生活、生产的意识.
重点难点
【重点】
增大和减小压强的方法.
【难点】
增大和减小压强的方法,它在生产、生活中的应用.
教学过程
知识点一 减小压强的方法
【自主学习】
阅读课本P57-58,完成以下问题:
减小压强的方法:(1)压力一定时,增大受力面积(通常采用的办法).
(2)受力面积一定时,减小压力.
(3)同时减小压力和增大受力面积.
【合作探究】
生产和生活中,有时需要减小压强.试列举一二,并分析其是通过什么方式减小的压强.
答:(1)如图甲所示,坦克很重,不用轮子而装上履带,是增大受力面积从而减小压强.(2)如图乙所示,滑雪者站在雪橇上或脚蹬滑雪板,可以在松软的雪地上滑行,而不会陷入雪中,因为用雪橇或者滑雪板,增大了雪地的受力面积,从而减小雪地所受的压强.(3)如图丙所示,钢轨铺设在枕木上,是增大地面的受力面积,减小压强,防止破坏路面.(4)如图丁所示,严禁汽车超载,减小质量,从而减小地面所受的压力,减小了压强.
【跟进训练】
某同学在水平道路上骑自行车,当车胎发生慢漏气时,车胎对地面的压强将 ( B )
A.变大
B.变小
C.不变
D.不好确定
知识点二 增大压强的方法
【自主学习】
阅读课本P57-58,完成以下问题:
增大压强的方法:(1)压力一定时,减小受力面积.
(2)受力面积一定时,增大压力.
(3)同时增大压力和减小受力面积.
【合作探究】
生产和生活中,有时需要增大压强.试列举一二,并分析其是通过什么方式减小的压强.
答:(1)如图甲所示,菜刀磨得很锋利,是为了减小与菜的接触面积(即受力面积),以便用较小的力就能产生很大的压强,容易把菜切开.(2)如图乙所示,针、箭和斧头等工具都是采用减小受力面积的方法来增大压强,这样容易刺穿物体或砍碎物体.(3)如图丙所示,压路机的碾子质量很大,增大了压力,增大了压强.
【教师点拨】
任何物体所能承受的压强都有一定的限度,超过了这个限度,物体就会被损坏.
【跟进训练】
1.下列事例中,为了增大压强的是( A )
A.菜刀钝了磨一磨,使刀刃锋利些
B.在铁路的钢轨下铺设枕木
C.把书包带做得宽些
D.在坦克的轮子下安装履带
2.书包的背带是宽一些好,还是窄一些好?为什么?
答:宽一些好.因为在书包重一定的情况下,宽的书包带比细的对肩的压强小,人感到舒服些.
3.骆驼的体重比马大不了一倍,而它的脚掌面积是马蹄的三倍.这为“沙漠之舟”提供了什么有利条件?
答:骆驼的体重虽然比马大,但是它的脚掌面积比马更大,所以它对地面的压强比马小,在沙漠中行走时不会陷下去.
课堂小结
1.增大压强的方法
(1)增大压力
(2)减小受力面积
(3)既增大压力又减小受力面积
2.减小压强的方法
(1)减小压力
(2)增大受力面积
(3)既减小压力又增大受力面积
练习设计
完成本课对应训练.
温馨提示:实验视频见课件.

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