第十三章内能_第十三章 压强和浮力

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第一节   　压强教学目标1．知识与技能    ●了解压强的概念。理解什么是压力，什么是物体的受力面积。    ●理解压强的大小跟哪些因素有关。    ●了解压强公式中各个物理量的名称、单位及符号，知道压强单位的物理意义和由来。    ●了解压强的增大和减小的主要方法。  2．过程与方法    ●观察生活中各种跟压强有关的现象，了解对比是提高物理思维的基本方法。    ●探究压力的作用效果跟什么因素有关?经历探究的主要环节，通过探究实验，观察实验现象、采集的实验数据，获得对压强比较深入的了解，初步学习使用控制变量法。    ●解读课本图13．1—1、13．1—2，了解压强存在于社会生活的各个方面的广泛性。    ●解读课本图13．1—4、13．1—5、13．1—6的内容，了解改变压强的实际意义，了解改变压强大小的基本方法。    ●通过实际动手，实践如何改变压强。  3．情感态度与价值观●经历观察、实验以及探究等学习活动，培养学生尊重客观事实、实事求是的科学态度。    ●通过亲身的体验和感悟，使学生获得对压强、浮力基本知识理解的感性认识，为深入理解和应用这些知识打基础。    ●通过探究性物理学习活动，使学生获得成功的愉悦，培养学生对参与物理学习活动的兴趣，提高学习的自信心。●感悟科学是人类创造发明的基础，激发学生的学习热情。教学重难点重点：压强的概念和压强的公式。难点：压强公式的应用。教学课时：1时教学过程：引入新课请同学们观察自己的书包带子。想一想平时背书包时，觉得宽带子好，还是细带子好，为什么？对以上问题，可能同学们现在还不能得出正确结果，自己猜的是否正确，要经过事实来检验。同学们学习了本课的知识，就会得到满意的回答，引出课题。新课教学⒈压力①请同学们在练习本上画出下列各图中物体对表面的压力示意图。     同时请三位同学在黑板上画，各画一图。同学们作图时，教师来回巡视，了解学生作图中的错误。    ②学生画完后，讲评学生作图情况，错误的进行纠正，并用红色粉笔把压力突出出来。让同学们思考后举手回答，以上图中物体对受力表面的压力有什么共同特点？    启发学生回答出：压力作用在接触面上，压力的方向跟接触面垂直，指向受力物体。③教师归纳总结得出压力的概念：垂直压在物体表面上的力叫做压力。④以按图钉为例说明压力的作用效果与压力的大小有关。让同学们想一想：在相同的压力的情况下，不同的接触面积，压力的作用效果是否一样呢？为了验证同学们的猜想，接着演示图10-3的压强小桌的实验。介绍实验器材和步骤。把小桌腿朝下放在泡沫塑料上，观察泡沫塑料被压下的深浅；再把小桌腿朝上放在泡沫塑料上，再观察泡沫塑料被压下的深浅。比较两次实验泡沫塑料被压下的深浅。从而得出：在相同的压力时，压力的作用效果与受力面积的大小有关。因此，压力作用效果不仅跟压力的大小有关系，还跟受力面积有关系。所以，要比较压力的作用效果就需要比较单位面积上受到的压力。由此引出压强。⒉压强①定义：物体单位面积上受到的压力叫做压强②公式：压强=压力/受力面积；p=f/s。并由此引出压强的单位是由力的单位和面积单位共同组成的。③单位：牛顿/米2 读作：牛顿每平方米；它有一个专门的名称叫做帕斯卡，简称帕，符号是pa。压强单位除了帕斯卡外，还有千帕（kpa）、兆帕（mpa）。它们之间的关系是：1mpa=103kpa=106pa=106n/m2。④课堂练习：单位换算⒈ 1.56mpa =          =        pa；⒉ 78000 pa =        =       kpa⑤介绍压强的物理意义：以成年人站立时对地面的压强约1.5×104 pa的含义是：1米2的地面受到的压力约1.5×104牛顿。⒊例题（题目略）边讲述边板演解题过程，给学生利用压强公式解题的示范。讲完后，一定要特别交待在解题时面积的单位一定要换算成平方米，得出的压强单位才是帕斯卡。课堂练习2：⒋怎样增大或减小压强任何物体能够承受的压强都有一定的限度，超过这个限度，物体会被压坏。举例说明：如砖能承受的压强大约是5×106帕，混凝土是（5—50）×106帕等等。为了不压坏物体，使物体受到的压强小于物体能承受压强，因此人们就想方设法减小物体受到的压强。根据压强的公式可知：在压力不变时，增大受力面积，可以减小压强。接着让学生读图3-6和3-7，引导学生从图中找出增大和减小压强的方法。然后，观看“增大或减小压强的方法”的录象，加深对这部分知识的理解。⒌根据上一课的作业中的“想想议议”制作一小课件，让学生观看来加深对压强的理解。1234567小　　结：⒈压力，压力不是重力。⒉压强的概念、计算公式和单位。⒊减小或增大压强的方法。板书设计：第一节　压强 一、压力⒈定义：垂直压在物体表面上的力叫做压力。⒉方向：垂直受力物体表面，并指向受力物体。⒊作用点：受力物体表面的接触面的中心。⒋压力作用效果跟压力的大小和受力面积的大小有关。二、压强⒈压强是表示压力的作用效果。⒉定义：物体单位面积上受到的压力叫做压强。⒊公式：⒋单位：帕斯卡，简称帕，符号⒌例题（略）三、减小或增大压强⒈当压力一定时，减小受力面积，可增大压强；增大受力面积，可减小压强。⒉当受力面积一定时，减小压力，可减小压强；增大压力，可增大压强。   第二节　液体的压强教学目标  1．知识与能力●理解液体内部压强的规律．●培养学生观察实验能力．●理解船闸的工作原理并能运用所学知识解释日常生活中的一些现象．●学会探究问题的一般方法．  2．过程与方法    ●通过多媒体演示及生活中的经验说明液体压强的存在．    ●通过学生实验探究液体压强的大小与哪些因素有关．    ●通过对生活现象的分析进一步加深对液体压强的理解．  3．情感态度与价值观    ●通过探究实验激发学生探求科学知识的兴趣．    ●培养学生的交流意识与团队协作精神．    ●培养学生良好的实验习惯及实事求是的精神．教学重点与难点    重点：通过学生探究实验理解液体内部压强的规律；学会分析日常生活中常见的连通器模型．难点：如何指导学生通过实验验证液体压强与液体深度及密度的关系．教学课时：1时教学过程：引入新课问题的提出：
　　放在水平面上的固体，由于受到重力作用，对支承它的物体表面有压强．液本也受到重力作用，液体没有固定的形状，能流动，盛在容器内对容器底部、侧壁和内部有没有压强?如果有压强，会有哪些特点呢?新课教学1．液体的压强　　(1)演示实验：有一两端开口的玻璃圆筒，下端扎有橡皮膜，让学生观察橡皮膜表面与筒口相平；将少量红色的水倒在平放在桌上的玻璃板上，水在玻璃板上散开：将红色的水倒入玻璃圆筒，请同学们说一说，观察到什么现象?(橡皮膜向下凸出)，问：橡皮膜向下凸出，这说明了什么问题？问：水对侧壁有无压强？演示：把水倒入侧壁在不同深度开有三个小孔的圆筒，观察水是否会从小孔流出，能流出说明什么问题？由于水具有流动性，对阻碍它的器壁是否也具有压强？ 讲述：根据以上实验表明，液体由于受重力作用，对容器底部有压强；对阻阻碍液体散开的容器壁也有压强．2．学生分组实验：
　　(1)讲述设问：液体对容器底部和侧壁有压强，液体内部有没有压强?这有什么规律呢?下面请同学们通过实验，自己来研究，找出液体内部压强的规律．
　　(2)介绍压强计：介绍时，用手指轻轻按一按侧壁(不宜重接，避免u形管中的水冒出管口)，请同学们观察压强计u形管中两管液面出现的高度差，力稍大点，两管液面的高度差也增大，表明：u形管两管液面的高度差越大，橡皮膜表面受到的压强也越大．教师示范一遍．1234567
　　(3)讲述实验目的：探究液体内部是否有压强？让学生把橡皮膜放入溶液中，看看在各个方向，各个深度是否会有压强？学生实验后得出结论：液体内部是有压强的．教师提问：1.人们在游泳池里从浅水区走向深水区，当水深逐渐没及胸部时会有什么感觉?为什么? 让学生回忆亲身的感受体会液体内部的压强．2.当洪峰来临，大江大河的水位迅速上涨超过警戒水位时，为什么有可能发生决堤的事故? （４）猜想：液体内部的压强大小与什么因素有关呢？学生可能猜想出有各种因素．（５）教师问：怎样一个一个因素来验证会影响液体内部的压强呢？引导学生使用以前用过的控制变量法．引导学生设计：先测在同一深度、同一种溶液中不同方向的压强，再探测在不同深度、同一种溶液，同一方向的压强，最后还先探测在同一深度、不同种溶液中不同方向的压强．（６）教师讲述：这么多步骤在实验前应该设计一些科学的表格来记录实验数据．先让学生自行设计，投影设计合理的表格，表扬做得好的学生，并展示事先准备好的表格给没有能设计的学生参考．教师指出：为了节省时间，一部份同学用水做，另一部分同学用盐水．
　　（７）学生分组讨论并实验．实验中，教师注意指导、检查，着重检查橡皮膜所朝的方向、记录数据和u形管两管液面的高度差，以免得出错误的结论．
　　（８）实验完后，请同学们对实验所记录的数据进行分析，液体内部压强有什么规律?分别请用水和盐水做实验的一组同学展示自己的实验记录，并归纳自己从实验中得出液体内部的压强规律　．（９）教师表扬同学们认真做实验的情况，鼓励同学们对问题的研究精神，然后教师再把刚才讨论所得的结论简述一遍，分别把各点结论进行板书．连通器2．连通器（1）连通器的定义问：展示图片问：这些装置形状、大小不同，结构上有什么相同之处？引导学生回答出：下部相连通的容器叫连通器．（板书连通器的定义）（2）连通器的规律设问：连通器内盛有液体时会出现什么情况？提示学生注意观察连通器的各容器中水面的高低关系后演示：板书设计：                           第二节  液体的压强    1．水对容器的底部和侧壁都有压强，压强随深度的增加而增大．    2．液体内部向各个方向都有压强    3．液体的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大小相等．4．液体的压强与液体的密度有关，在同一深度密度越大压强越大5．连通器（1）定义：上端开口、底部连通的容器叫连通器．（2）原理：静止在连通器中的同一种液体，各部分直接与大气接触的液面总在同一水平面上．（3）连通器液体相平的原因（4）应用6．船闸   第三节　大气压强教学目标  1．知识与技能    ●了解由于大气压强的客观存在而产生的现象．    ●了解测量大气压强的方法．    ●了解大气压强的大小和单位并了解抽水机的工作原理．2．过程与方法 ●观察跟大气压强有关的现象，感知大气压强是一种客观存在． ●观察演示实验现象，感知大气压强的大小和单位． ●通过观察感知人类是如何利用大气压强的．3．情感态度与价值观 ●培养实事求是的科学态度． ●通过大气压强应用的了解，初步认识科学技术对人类生活的影响．1234567教学重点与难点  重点：大气压的存在、大气压的大小．  难点：托里拆利实验测大气压值．教学准备    玻璃瓶、硬纸片、熟鸡蛋、火柴、量筒、水槽、吸盘、针筒、果冻、托里拆利实验vcd盘、抽水机原理挂图．教学课时：1时教学过程：引入新课1．演示实验：由实验设置疑问，引起学生的求知欲望。    （1）将硬纸片平放在平口玻璃杯口，用手按住，并倒置过来（提醒学生注意观察），放手后，看到什么现象（硬纸片掉下）？    （2）将玻璃杯装满水，仍用硬纸片盖住玻璃杯口，用手按住，并倒置过来（暂不放手，问：如果放手，会出现什么现象？先请同学们猜一猜）。放手后，看到什么现象？（硬纸片没有掉下来。）    2．讲述：同学们要知道实验时，硬纸片不会掉下来的原因吗，学习了这节课的知识，就知道了。（板书课题）新课教学1.阅读课文前面的“？”和图3—1。读后问：大家阅读了马德堡半球实验，空气把两个铜半球紧紧地压在一起，16匹马都很难把它们拉开。对于这个实验，同学们想试一试吗？现在，我们模仿马德堡半球实验来做一做。    2.学生实验：学生照课本中图3—2做实验，两个皮碗口对口挤压。然后两手用力往外拉，不容易拉开（用较大的力才能拉开）。    3.讲述：地球周围被厚厚的空气层包围着，这层空气又叫大气层。空气由于受重力作用，而且能流动，因而空气内部向各个方向都有压强。大气对浸在它里面的物体的压强，叫做大气压强，简称大气压（教师板书这句话）。    4．讲述：刚才同学们所做的模仿马德堡半球实验和奥托·格里克做的马德堡半球实验，充分证明了大气压强的存在。抽出金属半球内空气（或挤压出皮碗内的空气），两个金属半球（或两个皮碗）在大气压强的作用下，被紧紧地压在一起，因而很难把它们拉开。    5．演示、验证：刚上课时，老师演示的实验，表明玻璃杯内装满水，排出了空气，杯内水对硬纸片的压强小于大气压强，由于大气压强的作用，托住了硬纸片，所以硬纸片不会掉下来。    演示课本中图3—4的实验（演示后，由学生举手发言，说明鸡蛋为什么会挤进广口瓶内，引导学生说出由于棉花燃烧耗尽了瓶内空气，瓶内压强小于瓶外大气压强，鸡蛋在大气压强作用下，被压入瓶内）。    6讲述、过渡：根据奥托·格里克的马德堡半球实验，不仅证明了大气压强的存在，还表明大气压强是很大的。那么大气压强有多大呢？伽俐略的学生托里拆利解决了这个问题。    7.演示：    （1）介绍托里拆利实验装置    （2）演示托里拆利实验（一面演示，一面讲解），演示完后，请一位学生上台用米尺测一测玻璃管内水银柱的高度。    教师讲述并板书：大气压强相当于760毫米水银柱产生的压强。    8．讲述：760毫米水银柱的压强有多少帕呢？请同学们根据液体压强的计算公式：p=ρhg算一算（学生演算，教师巡视）。学生算出结果后，接着讲述：760毫米水银柱产生的压强约为105帕，这就是托里拆利实验测出的大气压强的值（教师板书后，简要说明这个值是“海平面”所测的值，不同的地方大气压强不同，将在下一节课学习）。1234567小    结：板书设计：第三节　大气压强1．大气压的存在（1）大气压的概念  大气对浸在它里面的物体有压强，这个压强叫大气压强，简称大气压．（2）大气压的特点   大气向各个方向都有压强．2．大气压的测量（1）大气压的大小托里拆利实验的原理（2）测量大气压的仪器水银气压计、无液气压计    第四节 气体的压强与流速的关系教学目标  1．知识与技能    ●了解气体的压强与流速的关系．    ●了解飞机的升力是怎样相关的现象．    ●学会通过实验的方法研究物理规律．  2．过程与方法    ●通过观察，认识气体的压强跟流速有关的现象．    ●通过探究实验体验由气体的压强差异产生的力．  3．情感，态度与价值观    ●初步领略气体压强差异所产生现象的奥妙，获得对科学的热爱和亲近大自然的体验．    ●培养学生交流讨论意识和协作精神．教学重点与难点重点：气体的压强与流速的关系．难点：运用气体的压强与流速的关系解释日常生活的现象．教学课时：1时教学过程：引入新课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。新课教学一、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。二、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。三、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。1234567小    结：板书设计：第四节 气体的压强与流速的关系1．气体压强与流速的关系流速越大的地方，压强越小2．飞机的升力机翼上下表面的压强差是飞机上升和升力3．压缩空气的应用  第五节  浮力教材目标  1．知识与能力    ●认识浮力及其方向．    ●知道阿基米德原理．    ●知道物体浮沉的条件．    ●知道浮力的应用．  2．过程与方法    ●通过实验探究认识浮力．    ●经历探究浮力大小的过程．    ●通过收集、交流关于浮力应用的资料，了解浮力应用的社会价值．  3．情感态度与价值观    ●初步认识科学技术对社会发展的影响．    ●初步建立应用科学知识的意识．    ●培养严谨的科学态度和协作精神．教学重点与难点重点：浮力的存在、探究浮力的大小、物体的浮沉条件．难点：浮力的利用．教学过程   引入新课    船可以浮在水面，潜水艇能潜入水下航行，节日放飞的气球可以升到空中，金鱼可以轻盈地在水中上下游动等等是一些有关浮力的问题。从本节起学习新的一节“浮力”。进行新课：1．什么是浮力？    （1）演示实验：放入水中的木块放手后，木块从水里浮上来，最后浮在水面上静止不动。    提问：在水里浮上来和浮在水面上的木块受几个力的作用？施力物体是什么？力的方向如何？    学生回答后小结：从水里浮上来的木块受到竖直向下的重力，施力物体是地球。还受到竖直向上的浮力，施力物体是水。上浮过程中木块受非平衡力的作用，浮力大于重力。木块浮在水面静止不动时，受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力。木块在平衡力的作用下保持静止状态。可见，从水里浮上来的物体和浮在水面上的物体都受到浮力。    （2）演示实验：把石块放入水中，放手后石块在水中下沉，并且一直沉到水底。    提问：下沉的石块受浮力作用吗？    教师指出，为研究这个问题，同学们分组完成课本12—2的实验。（两人一组进行实验）    要求：①明确实验目的是判断浸没在水中和酒精中的石块是否受到浮力，以及浮力的大小和方向。    ②石块要用细线挂牢。读取石块浸没在水中弹簧秤的读数时，石块不要触及杯底或杯壁。    学生实验时，教师巡回指导。    实验完毕，组织讨论，教师总结。    ①挂在弹簧秤上的石块在空气中静止不动，受几个力的作用？方向如何？施力物体是什么？这几个力的关系是怎样的？说出石块在空气中重多少牛。    小结：石块受到竖直向下的重力和竖直向上的拉力。重力的施力物体是地球，拉力的施力物体是细线。二力的关系是彼此平衡。此时弹簧秤的示数就是石块所受的重力。    ②挂在弹簧秤上的石块浸没在水中的读数是多少牛？此时，浸没在水中的静止石块受到几个力的作用？各力的方向如何？施力物体是什么？这几个力的关系如何？两次弹簧秤的读数之差说明了什么？    小结：石块此时受到三个力的作用，一个是竖直向下的重力，施力物体是地球；一个是竖直向上的拉力，施力物体是细线；另一个是竖直向上的浮力，施力物体是水。石块静止不动说明：石块受到的重力一石块受到的拉力十石块在水中受到的浮力。由于石块浸没在水中时受到拉力的大小就是此时弹簧秤的读数。所以石块受到的重力一石块在水中秤的读数十浮力。弹簧秤两次读数的差就是浸没在水中的石块受到的浮力。浮力一石块重一石块在水中秤的读数（也可叫做石块在水中时的视重）。以上实验，说明浸入水中的石块也受到浮力。1234567

挂在弹簧秤上的石块浸没在水中时，受力分析图，弹箧秤的读数（f）=重力（g）-浮力（f浮）    挂在弹簧秤上的石块，静止不支时受力分析图 

      教师总结讲解时，边讲边画出石块受力分析图2．阿基米德原理    ①引导学生用实验说明：    a．金属块的部分体积与全部体积浸入水中时，所受浮力的情况．    b．金属块浸入其他液体（盐水）中时，所受浮力的情况．    ②根据以上实验结论，对第一个实验结论加以修改，归纳出具有普遍适用价值的实验规律——阿基米德原理．    ③根据阿基米德原理的内容写出其数学表达式：f浮=g排单位：f浮—牛顿、ρ液—千克／米3、g—牛顿／千克、v排—米3．④根据阿基米德原理解答简单问题： va＝vb，pa＝pb，ρ甲ρ乙，比较 a、b物体受到的浮力．板书设计第五节  浮力(一)浮力    （1）浸在液体中的物体受到的液体向上托的力叫做浮力。    （2）一切浸在液体里的物体都受到竖直向上的浮力。    （3）浮力=物体重一物体在液体中的弹簧秤读数。f浮＝ g－ f。”方向：竖直向上(二)浮力的大小    阿基米德原理：浸入液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。(三)物体的浮沉     （1）下沉： f浮＜g（2）上浮：f浮＞g  体浸没在液体中（3）悬浮：f浮＝g（4）漂浮： f浮=g——物体的一部分浸入液体中”(四)浮力的应用    轮船        空心    潜水艇      改变重力    气球、飞艇  改变浮力1234567

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