1、压强和浮力教学设计第十四章压强和浮力本章设计本章是力学的重点内容，也是难点内容。内容包括：压强、液体的压强、大气压强、流体压强与流速的关系、浮力、浮力的应用。这一章可以分成两个单元，第一单元是第一、二、三、四节；第二单元是第五、六节。压强是本章的知识核心，它是学习全章知识的基础。压强的知识比较抽象，特别是液体压强。学生对这部分知识的感性经验较少，学习这部分知识又需要综合运用力、密度等知识，并且不同物态的压强量度和测量方法等都各不相同。因此，液体的压强是教学的难点。浮力需要的综合知识和能力也较多，是教学的重点也是难点。课程标准降低了对浮力知识的要求，在教学中注意把握难度，回避浮力产生的原因及除去
2、拉力以外其他受力复杂情况的问题分析。教学中应注意：1.把握本章教材的特点，通过学生熟悉的生活现象引入教学内容，经过探索现象揭示物理规律，并将其联系社会生活实际。体现物理学是有用的，诠释“从生活走向物理，从物理走向社会”的基本理念。例如通过蝉的口器和骆驼脚掌压力的作用效果的不同引入教学内容，得到压强的规律性知识后，解决生活中增大或减小压强的问题等。2.突出学生的主体地位，强调实验的作用。物理学是一门以实验为基础的科学，它的研究方法之一就是实验。对压强和浮力的规律性知识的学习，尽量安排探究性活动：压力的作用效果跟什么因素有关？气体的压强跟流速有什么关系？浮力的大小等于什么？学生通过自主探究不仅要获
3、得基本认识，达到知识技能，还要受到科学方法的教育，培养探究精神、实践能力以及创新意识，从成功的体验中获得快乐，提高学习的积极性和自信心。对操作难度高或有危害的实验，可安排成教师演示或录像，如液体内部压强特点的实验和托里拆利实验。另外，充分利用教材在“想想做做”“动手动脑学物理”等栏目中设置的实践性活动，有利于进一步激发学生学习物理的兴趣，体会实验方法的重要性。3.充分利用各种物理科学方法。如采用对比法认识压力与重力的不同；采用控制变量法研究影响压力作用效果的因素；采用类比法，类比速度概念的定义方法，定义压强的概念；采用模型法推导液体的压强公式等。4.充分考虑到学生的自身经验和认知水平，结合学生
4、实际。学生有不少生活经验干扰学习正确的知识，在教学中既要注意利用学生已有的经验和知识，又要注意纠正那些非科学的经验和观念，如容易混淆的概念：“浸在”和“浸没”的区别；“排开液体体积”和“物体体积”的关系；“悬浮”和“漂浮”的区别。再如下沉的物体不受浮力，或所受浮力小于漂浮物体等。本章共6节，建议用7课时，各课时安排如下：一、压强1课时二、液体的压强1课时三、大气压强2课时四、流体压强与流速的关系1课时五、浮力1课时六、浮力的应用1课时一、压强整体设计教材的本节内容包括三部分：实验探究、压强概念、增大和减小压强的方法。通过对比蝉的口器与骆驼脚掌压力的作用效果不同提出问题，进而通过设计进行实验引入
5、压强的概念和计算公式，通过例题进行计算，最后根据公式总结改变压强大小的方法。压强的概念是在压力产生的效果基础上引入的。学生对压力这个名词比较熟悉，但对其定义却并不清楚。大多数学生认为压力是由重力产生的，方向也是向下的。虽然教材未对压力下定义，但要通过实例让学生认识到压力不是重力，也不都是由重力产生的。生活中压力的事例很多，可以在学生列举的实例中引导学生讨论压力产生的作用效果。通过“作用效果”的对比，突出主题，激发学生进行探究活动的兴趣。设计实验时，学生很容易想到利用控制变量法。实验时重点弄清每一步实验中控制的变量和压力作用效果如何观察。探究过程要充分放手给学生，但不宜做定量分析。通过实验探究，
6、让学生发现相同的压力作用在不同的受力面积上，效果不同，认识到为了比较压力的作用效果，我们需要引入新的物理量压强。压强概念的定义可以类比速度的定义方法，这也有利于学生理解压强公式的物理意义。关于压强的计算，可让学生自己完成，但要让学生明白什么是“受力面积”。压强的单位“帕斯卡”，不但要记住，理解其意义，还要对其大小形成感性认识，提高学生的科学素养。任何物体都有承受压强的限度，这正是我们在实际生活中考虑增大和减小压强的出发点。对增大和减小压强方法的总结，既是对压强公式的理解和具体应用，也是学生联系生产生活实际，控制变量法的应用。教学重点：探究影响压力作用效果的因素和压强公式的理解应用。教学难点：影
7、响压力作用效果的因素的探究和压强的定义。课时安排：1课时。三维目标知识与技能1.理解压强的概念，理解什么是物体的受力面积；2.理解压强的大小跟哪些因素有关；3.知道压强公式中各个物理量的名称、单位及符号并能用压强公式进行简单的计算；4.了解增大和减小压强的主要方法。过程与方法1.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；2.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，总结归纳实验结论，获得对压强比较深入的了解，初步学习使用控制变量法；3.了解压强存在于社会生活各个方面的广泛性；4.通过实际动手，实践如何改变压强。情感态度与价值观1.
8、经历观察、实验以及探究等学习活动，接受尊重客观事实、实事求是的科学态度的培养；2.通过亲身的体验和感悟，获得对压强基本知识理解的感性认识，为深入理解和应用这些知识打下基础；3.通过探究性物理学习活动，获得成功的愉悦，对参与物理学习活动的兴趣和学习的自信心得以提高；4.感悟到科学是人类创造发明的基础，学习热情得以激发。课前准备教师：多媒体课件、刀具、小钉床、用硬塑料袋密封的水、粘有胶布的玻璃板、锤子。学生：沙箱、压强桌、铅笔、砖块。教学设计导入新课创设情境：利用多媒体展示坦克履带、飞机升空、潜艇上浮。教师问学生想到了什么问题。为解决这些问题，需要学习本章内容，引入本章课题。请同学们观看钉床碎大石
9、杂技表演。为学生设疑：为什么人在钉床上不会受伤？这利用了我们这节课要学习的压强的知识。（教学说明：通过社会生活中新奇的现实例子创设情境，激发学生学习本节知识的欲望，调动学生积极性。同时也体现从生活走向物理的思想。）推进新课一、影响压力作用效果的因素复习引入：前面我们接触过压力，请同学们在下面几幅图中画出物体对接触面的压力。问题：1.观察所画压力有什么共同点？2.压力与重力相同吗？3.压力都是由重力产生的吗？4.什么情况下，压力的大小等于重力的大小？学生活动：通过观察，发现压力都与接触面相垂直。得出压力定义：垂直压在物体表面的力叫做压力。明白压力不是重力，也不都是由重力产生，压力作用点在受压物体
10、上。（教学说明：教材并没有给出压力的定义，此处对压力的教学有两个目的，一是为让学生区分压力和重力，二是为接下来压力的作用效果作铺垫。这样安排既符合学生的认知规律，又符合知识的递进关系。）问题：力具有改变物体形状的作用效果，哪位同学能够说出生活中有关压力作用效果的例子来？学生活动：列举实例。请学生们观察对比教材“想想议议”中蝉和骆驼的图片。问题：1.蝉和骆驼产生的压力相同吗？2.蝉和骆驼压力作用的效果相同吗？3.你想到了什么问题？学生活动：思考回答不同。为什么蝉的口器那么容易插入树皮？为什么骆驼的脚掌没有陷入沙子中？骆驼为什么可以成为“沙漠之舟”？（教学说明：通过大量实例，了解对比是一种处理科学
11、问题常用的方法。同时，认识到压强在生活中存在的广泛性。通过对比教材的两幅图片丰富了学生关于压强的感性认识，为学生创设产生问题的情境，激发学生提出问题的意识，激发学生探索自然的兴趣。学生产生的问题可能较多，这里重点研究压力的作用效果跟什么因素有关？）实验探究：压力的作用效果跟什么因素有关？实验器材:沙箱、压强桌、铅笔、砖块。猜想：压力的作用效果受压力的大小和受力面积的影响。设计方案并进行实验：1.应用什么物理方法？2.如何控制变量？3.通过什么明显现象观察压力的作用效果？结论：压力的作用效果与压力的大小和受力面积有关，压力越大，受力面积越小，压力的作用效果越明显。（教学说明：如果学生的探究能力较
12、强，探究活动的过程一定要完全放给学生。如果学生的探究能力较弱，教师可作适当的引导，帮助学生提出问题并猜想，帮助学生设计操作方便、现象明显的实验方案，但不能代替学生，完全包办。）即学即练1.下列关于压力的说法中正确的是（）A.压力的大小总等于物体的重力B.压力的方向总是竖直向下的C.压力的方向总是垂直于受力面D.压力的作用面积总是等于支持物表面积2.把细木条压在橡皮泥上时，可由_来判断压力的作用效果。3.小明家装修房屋，打算铺木地板。怎样选择好的木地板呢？爸爸说好的木地板硬度高，只要用刀在不同的木地板上划刻，选择划痕最不突出的木地板就可以了。妈妈说这种方法很好，可小明却认为这种比较方法不科学，并
13、详细说明了控制变量法的知识。爸爸、妈妈听了以后一致点头赞许。这是因为影响木地板划痕深度的两个主要原因是：（1）_；（2）_。答案：1.C2.橡皮泥的形变3.（1）压力的大小（2）刀口的锋利程度（受力面积的大小）二、压强相同的压力作用在不同的受力面积上也会产生不同的效果，为了方便比较压力的作用效果，是引进一个新的物理量压强的初衷。问题：什么是压强？学生活动：类比速度的定义，学生易得出单位面积上受到的压力可以表示压力的效果，这就是压强的定义。甚至可以得到压强的计算公式：，单位：N/m2。压强的单位有一个专用名称叫帕斯卡，简称帕，符号Pa。这是为了纪念法国科学家帕斯卡，它表示一平方米的面积上受到的压
14、力。（教学说明：利用学生已有的知识基础，运用类比的方法，结合学生通过探究实验自己得出的结论，自主得出压强的定义和公式。让学生学会分析，自己独立思考解决问题的好习惯。经历物理规律的得出过程，获得成功的体验，培养学生的科学素养和学习新知的兴趣。）例题：如果物理课本的重力约为2.5 N，平放在桌面上时，与桌面的接触面积约为4.710-2 m2，那么它对桌面会产生多大的压强呢？学生活动：求解并思考问题：1.公式中压力F有多大？压力是重力吗？2.公式中受力面积S有多大？是课本的下表面面积还是桌面面积？解：物理课本静止放在桌面上，它对桌面的压力等于它的重力，所以F=2.5 N桌面的受力面积S=4.710-
15、2 m2所以压强=53 Pa书对桌面的压力为53 Pa.（教学说明：通过计算物理课本平放在桌面上产生的压强，记忆公式，理解公式，应用公式，同时也对帕斯卡的大小有个感性认识。通过两个问题进一步理解公式中各个符号的意义，进一步认识压力不同于重力，受力面积是接触面积。）即学即练1.关于压力和压强，下列说法中正确的是（）A.物体的质量越大，对受力面的压力就越大B.压力越大，对受力面的压强就越大C.受力面积越小，产生的压强一定越大D.压力一定时，受力面积越小，产生的压强一定越大2.小明用30 N的力将一个边长为0.1 m，重20 N的立方体砖块压在竖直墙面上，砖块会对墙面产生多大的压强？答案：1.D2.
16、3103 Pa点拨：S=l2=（0.1 m)2=0.01 m2=3103 Pa三、改变压强的方法问题：通过计算，大家知道了物理课本对桌面产生的压强，那如何让课本对桌面的压强增大一倍呢？学生活动:思考回答。师生讨论各种方法及方法中应用的物理知识。（教学说明：设置这个问题的目的，是为了进一步熟悉控制变量，更重要的是为了更深入地理解公式中各个物理量之间的关系，包括后面的改变压强的方法，也是从公式出发的。）问题：如果在桌面上不断地放书，行吗？为什么？学生活动:经过讨论，明确任何物体能承受的压强都有一定的限度，超过这个限度，物体就会被损坏。问题：如何才能减小或增大压强呢？应该从何处入手分析？利用多媒体展
17、示生活中减小和增大压强的例子。学生活动:讨论回答。回应开始时的问题：现在同学们知道为什么钉床上的人不会受伤了吧？学生实验：将用硬塑料袋密封的水、粘有胶布的玻璃板依次平放在小钉床上，用锤子砸碎玻璃板，而塑料袋不漏水。（教学说明：通过一个实际问题，使学生明白改变压强的必要性。利用多媒体展示实例，进一步感受压强在生活中的广泛性。同时，利用物理知识解决实际问题，利用物理知识揭示社会中的伪科学，体会学习物理是有用的，培养学生重视客观事实、实事求是的科学态度，体现从物理走向社会的基本思想。）即学即练1.下列叙述中属于增大压强的是（）A.埋电线杆时要垫上一块基石B.书包带扁而宽C.啄木鸟有细长而坚硬的嘴D.
18、铁路钢轨不直接铺到路基上而是铺在枕木上2.用螺丝钉紧固零件时，通常在螺丝钉及螺母下各垫一个较大的垫圈，使用垫圈的主要作用是（）A.使螺丝钉拧得更紧、更牢固B.减小螺丝钉、螺母对零件的压力C.使紧固后的零件更加美观D.增大受力面积，减小零件所受的压强3.人坐在沙发上比坐在硬凳子上感到舒服，是因为人受到的压力_，受力面积_，压强_的缘故。(选填“不变”“变大”或“变小”)答案：1.C2.D3.不变变大变小课堂小结1.压力是垂直压在物体表面上的力，方向总与接触面相垂直，并不都是由重力产生的。2.压力的作用效果与压力的大小和受力面积有关，压力越大，受力面积越小，压力的作用效果越明显。3.单位面积上受到
19、的压力叫做压强。计算公式：，单位：帕斯卡(Pa)，表示一平方米的面积上受到的压力。4.减小和增大压强的方法。布置作业1.参考课本“动手动脑学物理”第1题，粗算自己对地面的压强。比较双脚站立、单脚站立和走路时对地面压强的大小；2.观察生活中还有哪些减小和增大压强的应用。板书设计第十四章压强和浮力一、压强三、减小和增大压强的方法改变压力或受力面积设计点评本节课的设计遵循“从生活走向物理，从物理走向社会”的基本思想。通过生活中神奇的现象激发学生的求知欲，通过师生、生生间的互动获得规律性知识，并从知识出发，解释自然现象，指导社会生活。教学中运用了多种物理的科学方法，注意到了学生已有的知识水平和生活经验
20、，通过与旧知识的对比、类比，突破了难点，降低了难度。探究实验不局限于教材图14.1-3的实验，准备了多种器材，提倡使用身边的物品进行实验，这种做法本身就是一种创新。物理量的定义，包括公式和单位都由学生自己得出，不仅达成了知识目标，还培养了学生的自信心，锻炼了表达能力。教学内容上，分析了压力的定义，并由压力的作用效果引入了压强以及相关知识，构建了较为合理的知识结构，板书设计体现了知识的逻辑关系，形象直观。活动与探究1.自己举起自己取一自行车内胎，拔掉内胎上的气门针，用一橡皮管封套在气门上。将内胎置于地面上，在内胎上放一块木板，人站在木板上。用嘴通过橡皮管向内胎吹气（图甲）。换气时可将橡皮管折死或
21、夹紧。吹气过程中，人亦被徐徐托起。 甲 乙也可以用一比较重的物体代替人，放置在上述木板上，用打气筒向内胎打气，同样可见重物被徐徐抬起。2.压力作用效果的影响因素探究用木板或硬纸板做成一个三面开口的盒子，将其与底面相对的口向上，取一张纸绷紧粘在这个口上，如图乙所示。再用木板或硬纸板剪成圆形，钉上三枚大头针，做成一个钉凳。先使钉凳腿朝上，平放在纸面上。在凳面背面上逐次加添小物体，可见纸面形变并逐渐增大。但是纸面可支撑相当重的物体而不破裂。再使钉凳腿朝下置于纸面上，并置相同的物体于凳面上，可观察到钉尖很快会扎破纸面。可得结论：在受力面积不变时，压力越大，压力的作用效果越明显；在压力不变时，受力面积越
22、小，压力的作用效果越明显。参考资料1.几个压强值（Pa）的参考数据一般有缝钢管能承受的压强1.96105无缝钢管能承受的压强7.8410578.4105载重汽车对地面的压强0.141050.2105轻六轮汽车对地面的压强0.12105履带拖拉机对地面的压强（约）0.3105坦克对地面的压强（约）（0.40.5）105火车车轮与钢轨之间的压强（7 0009 000）105火车钢轨与轨枕之间的压强20105轨枕与道床之间的压强（1.53）105机械泵所获得的气压（真空度）0.13石墨转化为金刚石（高温下加压）41010现代技术可达到的压强1.71011地球中心的压强3.61011太阳中心的压强10
23、16白矮星1022原子弹爆炸1014正常人的血压（收缩压）1.87104正常人的血压（舒张压）106炊事用高压锅内的最大压强（1.21.3）1052.帕斯卡（B.Pascal，16231662年）法国数学家、物理学家、哲学家，1623年出生于克莱蒙费朗，后迁居巴黎。父亲是著名的数学家。他从小学习优异，善于思考，对数学和物理特别爱好，人称为神童。16岁就参加了巴黎的数学与物理学界的学术活动，并发表第一篇论文圆锥曲线论，提出投影几何的基本定理之一“圆锥曲线内接六边形的三对边交点共线”。18岁时他创制了第一架机械式计算器。曾在论算术三角形中提出二项式系数的三角形排列法（这一三角形已由我国杨辉早在12
24、61年详解九章算法中得出）。他还是概率论的创始人之一。他在物理学上的主要贡献是对大气压强和流体静力学的研究。帕斯卡在1646年重复托里拆利实验获得成功。他还把12米长的玻璃管固定在船的桅杆上用水和葡萄酒做托里拆利实验。1647年他发表了关于真空的新实验一书。16461651年他还在巴黎、多姆山等地的多次试验中证实了大气压强随高度的增加而减小，并与当地气象条件有关，从而预示了利用气压计预报气象的前景。帕斯卡还从力的平衡的观点进一步研究了流体的平衡。在他逝世后的第二年出版的论液体平衡和空气的重量中，分别论述了流体静力学和气体力学，书中提出了帕斯卡定律，提出了水压机的原理。他还详细证明了器壁上由于液
25、重产生的压强仅与深度有关，从理论上解释了流体静力学佯谬。更可贵的是，他把实验作为科学推论的一个有机环节，强调在自然科学中实验才是唯一可以信赖的良师，用以批驳耶稣教神父反对真空存在的论点。大气压强单位就是用帕斯卡命名的。他从18岁起就疾病缠身，由于父丧和一次马车事故，打断了他在科学事业中的创造才华。31岁时，他放弃了科学研究，投身于神学。他对神的信仰发展到了极端，把带刺的腰带缠在腰上，当心中有不够“虔诚”的念头出现时，就用手去打腰带来惩罚自己。由于他这样折磨自己，1662年8月19日病逝于巴黎，终年39岁。3.重型平板挂车当我们运输一些非常巨大沉重而又不能拆解开分别运送的设备时，使用重型平板挂车
26、是个非常好的选择。我国制出了载重为150吨的大型平板挂车，100多吨重的设备可以直接放在它上面运输。这种平板挂车下面共装了64只轮子，分成8排、每排8只，这样轮子多了，相当于增大了受力面积，每只分担的压强不太大，制造、安装都较易；同时轮子对地面的压强也不太大，避免压环路面。把轮子加大加宽能减小轮子对地面的压强，增加轮子的个数，同样能减小轮子对地面的压强。4.我国古代对压强的研究在我国古代就有很多运用压强的实例和记载。春秋末年的考工记中记载着建筑堤坝、围墙等应具有一定的形状，提出了在施工中应考虑大底部与小顶部的合理比例。“凡为防，广为崇方，其閷参分去一，大防外”。这就是说在筑堤坝时，要考虑底宽与
27、顶高的比例，顶方比底要减少三分之一（閷为削减的意思），这样的堤坝才能保证下底部的稳定性。还记载了“囷、窌、仓、城，逆墙六分”。这里的“囷”是圆形粮仓，窌是房屋。意思是在建造囷、窌、仓、城时要考虑底宽大于顶宽，高为墙厚的6倍。这些都是古代工匠们在施工中应用增大受力面积从而减小压强的方法。教学案例导入新课师：利用多媒体播放坦克行驶、飞机升空、潜艇上浮的视频。师：大家看到这些片断都产生了什么想法？生：坦克为什么使用履带？金属做的飞机是怎么升空的？钢铁做的潜艇是怎么实现浮沉的？师：想知道这些问题的答案，我们需要学习第十四章压强和浮力的知识。师：播放钉床碎大石的视频。大家又产生了什么问题呢？生：为什么人
28、在钉床上会不会受伤？师：这就是我们要学习的第一节压强的知识。推进新课一、压力师：前面我们学习过压力，请同学们在下面几幅图中画出物体对接触面的压力。生：作出力的图示。师：观察所画压力有什么共同点？生：思考并回答：压力的方向都与接触面相垂直。师：我们把这种垂直压在物体表面上的力称为压力。压力与重力相同吗？压力都是由重力产生的吗？什么情况下，压力的大小等于重力的大小？生：压力不同于重力，也不都是由重力产生的，当物体压在水平面上的时候，压力等于重力。师：请大家考虑下列关于压力的说法中正确的是（）A.压力的大小总等于物体的重力B.压力的方向总是竖直向下的C.压力的方向总是垂直于受力面D.压力的作用面积总
29、是等于支持物表面积（点评：将压力与重力通过在力的要素上作对比，学生很容易明白压力不同于重力。）二、影响压力作用效果的因素师：力具有改变物体形状的作用效果，哪位同学能够说出生活中有关压力作用效果的例子来？生1：人在雪地中行走，陷入雪中。生2：订书机将钉子钉入书本。生3：冬天盖的棉被压得自己睡不着。生4：汽车轮胎会把地面压坏。师：请学生们观察教材“想想议议”中蝉和骆驼的图片，看看有什么不同？生：蝉的口器插入了树皮，骆驼的脚掌陷入沙地一点都不深。师：蝉的口器对树皮产生了压力；骆驼的脚掌对沙地也产生了压力。但是蝉的口器插入了树皮，骆驼的脚掌陷入沙地一点都不深，这就是说它们产生的压力的作用效果不同。谁的
30、效果更明显？生：蝉。师：那你们产生了什么问题？生1：为什么压力的作用效果不同？生2：压力的作用效果跟什么因素有关？师：大家提出的问题非常好，下面我们就来研究压力的作用效果跟什么因素有关？也就是为什么压力的作用效果不同？那么大家认为压力的作用效果和什么因素有关呢？请同学们手拿一支铅笔，分别用两个指头抵住笔头和笔尾，感觉一下。生：学生体验。发现尖端扎得较疼。师：这说明压力的作用效果可能和什么因素有关？生：可能与面积有关。师：什么面积？生1：接触面积。生2：受力面积。师：很好。再请大家用大小不同的力，把笔尖抵住指头，感觉一下。生：学生体验。发现用力扎时较疼。师：这说明压力的作用效果除了与受力面积有关以外，还可能与什么因素有关？生：压力的大小，压力越大，效果越明显；压力越小，效果越不明显。（点评：通过学生的亲身体验，感受压力的作用效果。同时，为学生指明猜想的方向，提高猜想活动的效率。）师：我们的猜想正确吗？请同学们利用桌子上的器材设计方案，验证我们的猜想。生：分组探究。师：巡视指点。待学生实验后要求几个采用不同方法的同学展示。生1：我们使用的是沙箱、压强桌、砖块。将压强桌的钉
