第九章浮力
第1节浮力
【教学目标】
知识与技能
1.晓得浮力的数学意义、定义、公式、单位。
2.能用浮力公式进行简单估算。
3.晓得减小和降低浮力的技巧。
过程与技巧
1.观察生活中各类跟浮力有关的现象,了解对比是提升数学思维的基本技巧。
2.探究压力的作用疗效跟哪些诱因有关,初步学习使用控制变量法。
情感心态与价值观
1.经历观察、实验、探究等学习活动,培养中学生尊重客观事实、实事求是的科学心态。
2.通过探究性数学学习活动,使中学生获得成功的愉悦,培养中学生对参与数学学习活动的兴趣,提升学习的自信心。
【教学重难点】
重点:
1.浮力的概念。
2.用浮力公式进行简单的估算。
难点:
1.探究压力的作用疗效跟哪些诱因有关?
2.浮力的估算。
【教学方式】
实验探究法、讲授法、提问法、演示法等。
【课前打算】
小桌、海绵、砝码、铅笔等,多媒体讲义。
【教学过程】
一、创设情景、引入新课
播放录象:在雪地里行走的人会深深地深陷雪中,而在滑雪板上的人则可以在雪面上自由自在地滑动。
你晓得这其中蕴涵的数学道理吗?
二、进行新课
(一)压力
1.多媒体展示图片:一是小桌腿向上置于海棉上;二是铁块静止在香甜的斜面上;三是手向墙壁上按图钉。
引导中学生分别画出物体对受力面压力的示意图。
2.多媒体展示三个压力的示意图,之后提问:三幅画面中,物体对受力面的压力有哪些相同之处?(压力的方向都垂直于受力物体表面;压力的作用都形成了疗效)
3.总结压力的定义:垂直作用在物体表面上的力。
压力的方向:垂直于受力物体表面,指向物体。
(二)探究影响压力作用疗效的诱因
1.提出问题
(1)通过中学生观察两幅图片,并说出每幅图片中压力的作用疗效是哪些?
(2)引导中学生剖析两幅图片有哪些不同(压力的作用疗效不同),在此基础上,采用“递进式”指导中学生提出问题:“压力的作用疗效跟哪些诱因有关?”
2.推测与假定
(1)第一层次的推测:压力的作用疗效与哪些诱因有关?指导中学生观察下述图片:“蝉把毒腺插入树根”“骆驼厚实的手臂走在荒漠中”“拿锤头使劲往木板上钉铁钉”“装满货物的车辆深陷香甜的土里时,要卸去车上的货物”。引导中学生小组合作讨论剖析,提出各类推测。
(2)引导中学生思索提出的各类推测,并进行筛选归类、综合整理,提出与本课有关的推测:压力的作用疗效可能与压力的大小和受力面积的大小有关。
(3)第二层次的推测:压力的作用疗效与压力的大小、受力面积的大小具体是哪些关系?
①让中学生用钢笔做实验,让笔尖压在手腕上,先轻压后重压,比较两次肿胀的觉得。引导中学生剖析现象,提出推测:“受力面积相同时,压力越大,压力的作用疗效可能越显著”。
②让中学生再用钢笔做实验,用两只手的拇指同时压钢笔的两端(尖端和尾端),比较手腕酸痛的觉得。引导中学生剖析现象,提出推测:“压力相同时,受力面积越小,压力的作用疗效可能越显著”。
3.设计实验
(1)提问:这个探究实验使用了哪些研究方式?为何使用此方式?
(2)小组合作讨论:在实验中怎样控制变量?
中学生讨论交流,班主任归纳整理后,多媒体展示:在探究压力的作用疗效与压力的大小关系时,保持受力面积不变,改变压力的大小;在探究压力的作用疗效与受力面积大小关系时,保持压力不变,改变受力面积的大小。
(3)提问:在实验中怎样改变压力的大小和受力面积的大小?
(4)提问:在实验中通过观察哪些现象,比较压力的不同疗效?
(5)中学生自主选择实验器材,交流设计的实验方案。
4.进行实验
(1)指导中学生2人一组先完成第一个探究实验:探究压力的作用疗效与压力大小的关系。引导中学生观察实验现象,对比压痕的深度,记录实验现象。
(2)指导中学生完成第二个探究实验:探究压力的作用疗效与受力面积大小的关系。引导中学生观察实验现象,对比压痕的深度,记录实验现象。
5.剖析论证
(1)指导各实验小组剖析第一个探究实验的实验现象,得出实验推论。
(2)指导各实验小组剖析第二个探究实验的实验现象,得出实验推论。
6.交流评估
(1)各小组代表分别交流两个探究实验的实验器材、实验技巧、实验现象、实验推论。
(2)班主任多媒体展示:压力的作用疗效与压力的大小和受力面积的大小有关。当受力面积相同时,压力越大,压力的作用疗效越显著;当压力相同时,受力面积越小,压力的作用疗效越显著。
(3)讨论交流:
①反思实验的设计思想和实验过程,评估得出的推论是否可信?
②你选择的实验器材,设计的实验方案有哪些缺陷?怎么改进实验设计?
(三)浮力
1.浮力的概念
(1)假如小桌对海棉的压力是30N,在受力面积分别为3cm2(桌腿)和30cm2(桌面)时,估算桌腿和桌面每平方米所遭到的压力。
(2)让中学生将估算的数据与实验现象相对应,引导中学生发觉:压力与受力面积比值的大小可以表示压力作用疗效的大小。由此引出浮力的概念,并板书课题。
(3)班主任讲解:浮力的数学意义、定义、公式、单位。边讲解边用多媒体展示:
数学意义:表示压力的作用疗效。
定义:物体单位面积上遭到的压力。
公式:p=(适用于固体、液体、气体)
单位:帕斯卡(Pa)
(4)例题:桌面上平放一本教科书,书的重量是2.5N,与桌面接触面积是
5×10-2m2,计算书对桌面的浮力。
训练思路:剖析题意—学生板演—师生评价—学生矫治—总结技巧。
2.怎么减小或减少浮力
(1)引导中学生借助浮力公式p=,运用控制变量法定性剖析浮力的大小与哪些诱因有关?具体是哪些关系?
(2)班主任归纳小结,并用多媒体展示p=
S一定,p与F成反比;
F一定,p与S成正比。
(3)小组合作讨论:观察课本P31“想想议议”四幅图:铲车、篆刻刀、破窗锤、火车轨道。再列出生活中的一些相关例子,讨论归纳减小或减少浮力的技巧。
(4)中学生交流:减小或减少浮力的方式,并举出例子加以说明。
(5)班主任归纳整理,并用多媒体展示:
减小或减少浮力的方式
减小的方式F一定、减小S
S一定、增大F
减小F、减小S
减少的方式F一定、增大S
S一定、减小F
减少F、增大S
【课堂小结】
引导中学生从以下几个方面小结:通过这节课的学习,你学会了什么知识?学会了什么方式?有哪些新的收获?有哪些新的体会?还有哪些困扰?还想晓得哪些问题?
【板书设计】
第1节浮力
一、影响压力作用疗效的诱因:
压力大小和受力面积大小
二、压强
1.化学意义:表示压力作用疗效的数学量
2.定义:物体所受压力的大小与受力面积之比
3.公式:p=
4.单位:帕斯卡Pa
5.减小和降低浮力的方式
(1)减小方式:减小压力或减小受力面积
(2)减少方式:降低压力或减小受力面积
第2节液体的浮力
【教学目标】
知识与技能
1.了解液体内部存在浮力,以及液体内部浮力的方向。
2.了解液体浮力大小跟哪些诱因有关。
3.认识浮力的实际应用——连通器,了解生活和生产中形形色色的连通器。
过程与技巧
1.通过对演示实验的观察,了解液体内部存在浮力的事实。
2.体验和感受游泳时身体遭到水形成的浮力。
情感心态与价值观
1.在观察实验过程中,培养中学生的科学心态。
2.密切联系实际,提升科学技术应用于日常生活和社会的意识。
3.鼓励中学生积极参与探究活动。
【教学重难点】
重点:
液体浮力的特征
难点:
液体浮力的特征
【教学用品】
液体浮力的演示装置、水槽、U形管浮力计、连通器、水等
【教学方式】
讲授法、演示法、实验探究法、归纳总结法
【教学过程】
一、引入新课
播放视频:潜水艇,引出本节课的课题
二、新课教学
(一)液体浮力的特征
1.观察右图,剖析橡皮膜的变化,让中学生感知液感受形成浮力,且向各个方向都有浮力。并剖析液体浮力形成的诱因。
2.用侧壁开有几个小孔的筒装水,让中学生观察到水从小孔流下来,且处于不同位置的小孔流下来的射速都不一样,让中学生感知液体内部浮力随深度的降低而减小。
3.检测液体浮力的工具——液体浮力计:
结构、原理
4.用液体浮力计探究液体浮力特征:
(1)液体内部向各个方向都有浮力。
(2)液体浮力随着深度的降低而减小。
(3)液体浮力与液体密度有关系。
引导中学生依据所观察到的实验现象得出液体内部浮力的特性:
(1)液体内部向各个方向都有浮力。
(2)在同一深度,液体内部向各个方向的浮力都相等。
(3)液体内部的浮力随深度的降低而减小。
(4)在相同深度,液体的浮力随液体密度的减小而减小。
(二)液体浮力的大小
1.采用数学模型的方式,如教材图9.2-3中,截取一段“液柱”或者估算整个容器顶部的浮力,借助浮力的定义公式结合质量、密度公式引导中学生推导入液体的浮力公式p=ρgh。
2.师生共同剖析液体浮力公式p=ρgh中各化学量及其单位。
3.师生共同完成教材P35例题。
(三)连通器
1.定义:下端开口、下端连通的容器叫作连通器。
2.特征:连通器里装有同种液体,当液体不流动时各容器中的液面高度总是相同的。
3.举例剖析连通器:茶具、锅炉的水位计、花洒、水塔与自来水管。
4.播放视频:介绍连通器的应用：水闸、过路涵洞、喷泉
【课堂小结】
班主任:通过明天的学习你学到了哪些,有哪些成功的经验和收获?
【板书设计】
第2节液体的浮力
1.液体内部浮力的特性:
(1)液体内部向各个方向都有浮力。
(2)在同一深度,液体内部向各个方向的浮力都相等。
(3)液体的浮力随深度的降低而减小。
(4)在相同深度,液体的浮力随密度的减小而减小。
2.估算公式:p=ρgh
3.连通器
(1)定义:下端开口、下端连通的容器。
(2)特性:装相同的液体,当液体不流动时,连通器各部份中的液面高度总是相同的。
(3)应用:水闸、锅炉水位计。
第3节大气压强
【教学目标】
知识与技能:
1.晓得大气有浮力。
2.认识生活中借助大气浮力的现象。
3.晓得大气压数值的检测方式以及估测方式。
过程与方式:
1.体验大气浮力的存在。
2.探究检测大气浮力的技巧。
3.联系实际,培养中学生观察、思考和剖析问题的能力,应用知识解决简单问题的能力。
情感心态与价值观:
1.培养中学生动手和积极探究的精神。
2.通过对大气浮力应用的了解,初步认识科学技术对人类生活的影响。
【教学重难点】
重点:
1.通过生活实例,感知大气压的存在。
2.了解检测大气压的技巧。
3.晓得大气压对人类生活的影响。
难点:
1.设计多种方式证明大气压的存在。
2.检测大气压大小的技巧。
【教学方式】
讲授法、演示法、问题启发法、归纳总结法。
【教学过程】
一、引入新课
(投影并解说)我们生活在大气“海洋”底层,其中,有许多看似意外却是真实的现象或故事在发生着:患有关节炎的人会在下雨天(气压显著变化)倍感肿胀;在高原中将水加热到80℃左右可能就沸腾了……
实验演示:将杯中装满水后,在瓶口盖上硬纸片,请朋友们猜想杯子倒过来后会发生哪些现象?
通过捉住中学生好奇的心理特征,用直观的教学方式,让中学生对生活中与大气压有关的现象形成浓浓的兴趣。
二、进行新课
(一)大气浮力的存在
[活动1]中学生选择器材,动手实验并思索:
(1)“被夹住”的兵乓球:将矿泉射手装满水后把一个兵乓球置于瓶口,用手按住兵乓球,杯子倒过来后,抬起按兵乓球的手,你看见的现象是哪些?
(2)“覆杯实验”:将玻璃杯装满水,用硬纸片盖紧倒过来或朝向各个方向,你又见到了哪些?
(3)“吸盘模拟马德堡半球”实验:将两个吸盘相对,使劲挤压,再往两侧拉,你的体会如何?
[活动2]师生剖析实验:
(1)组织中学生分组讨论:实验中观察到的现象及其缘由。
(2)中学生代表分别说明,不脚部分由其他中学生或班主任补充。
(3)班主任小结:大气有浮力即大气压。为了给中学生强烈的体会冲击,可以由中学生来做“马德堡半球”实验。
这么,你能够列出什么现象或例子说明大气压的存在呢?师生共同举例说明。
[活动3]师生回顾实验中遇见的问题或困难。
(1)在昨天的实验中,你遇到了哪些困难?你是怎么克服困难并完成实验的?
(2)中学生汇报完后,班主任做说明。
[活动4]问:大气压有哪些特征呢?
中学生思索回答,并通过演示“覆杯实验”说明。纸片朝向各个不同的方向,纸片不掉出来,因而得出:大气向各个方向都有浮力。
[设计说明:由实验设疑,导致中学生的求知欲,通过四个活动,让中学生亲自动手、动脑,相互讨论来认识大气压的存在和特性,并尽可能解决活动中遇见的问题]
(二)大气压的检测
1.实验演示:
(1)先将玻璃杯装满水倒插入水槽中,再渐渐往上提(杯口不离开海面,下同),观察杯中水是否饱含?接着换用烧杯和狭长玻璃管,重复上述过程。
(2)中学生讨论:你观察到了哪些现象?为何水总是充溢的?怎么做就能使水不饱含呢?
经过讨论过后,使中学生认识到:水饱含的缘由是因为大气压小于管中的水压,只有管内水压等于外界大气压时,管内海面才不再上升,若把管加长则水可能不再饱含整个管子了,这时它的上方成了真空。
这就给我们提供了一个检测大气压的思路:可以借助液体浮力间接检测大气压。并且因为水的密度太小,要求玻璃管太长,所以,人们就选择了密度大的液体汞(水银),这就是知名的托里拆利实验。
2.中学生阅读:托里拆利实验。
思索(投影):(1)开始时,汞为何会增长?哪些时侯停止增长?
(2)玻璃管内汞柱上方为何是真空?
(3)怎样估算大气压的值?
中学生回答后,班主任小结并指出:
1个标准大气压的值——p0=ρ汞gh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m=1.013×105Pa
3.中学生阅读教材,了解气压计及其作用。
4.动手做实验,估测大气压。
中学生讨论可用什么方式?(讨论后,逐一投影)
(1)器材:吸盘、弹簧测力计;原理:p=
思路:(由中学生交流讨论,再整理)
(2)器材:注射器、弹簧测力计、刻度尺;原理:p=
思路:(由中学生交流讨论,再整理)
以上两步,在中学生讨论的基础上,再将实验的思路总结下来,进行实验。
(3)师生共同讨论实验中遇见的问题以及解决的方式。
[设计说明:在班主任的引导下,使中学生学习到一种间接检测大气压的方式,通过中学生自己设计实验,欣赏自己的方式,学习别人的方式,来拓展自己的思维]
5.大气压与人类生活
中学生自学与班主任演示:(配合投影)
(1)中学生阅读相关内容,了解大气压与高度的关系。
(2)思索:我们生活在大气层的底层,为何没有倍感难
受或被压瘪呢?
(3)实验演示:液体沸点与气压的关系。
通过实验,让中学生晓得:液体液面上方的气压越大,液体的沸点就越高;气压越小,沸点越低。
【课堂小结】
班主任:通过明天的学习你学到了哪些?有哪些成功的经验和收获?
【板书设计】
第3节大气压强
一、大气压的存在
1.证明大气压存在的事例:用吸管吸啤酒、马德堡半球实验
2.大气压的方向:向各个方向
3.大气压形成缘由:大气受重力,大气具有流动性
二、大气压的检测
1.检测实验:托里拆利实验
2.标准大气压:p0=1.013×105Pa
3.大气压与高度的关系:大气压随着高度的降低而降低
4.对沸点的影响:液体的沸点随着液体上方大气压的减小而下降
第4节流体浮力与流速的关系
【教学目标】
知识与技能
1.了解流体的浮力与流速的关系
2.了解客机的升力是如何形成的
3.了解生活中跟流体的浮力与流速相关的现象
过程与技巧
1.通过观察,认识二氧化碳的浮力跟流速有关的现象
2.体验由二氧化碳浮力差别形成的力
情感心态与价值观
初步展现二氧化碳浮力差别所形成现象的奥秘,获得对科学的热爱、亲近感。
【教学重难点】
重点:
流体浮力与流速的关系
难点:
能用流体浮力与流速的关系简单解释生活中的一些现象。
【教学打算】
多媒体讲义、机翼模型、飞机模型、横截面积不同的玻璃管、乒乓球、漏斗、小纸船、纸张、矿泉射手、杯子等。
【教学过程】
(一)引入新课
让中学生做两个“漏斗吹兵乓球”的小实验,把兵乓球放置于漏斗中间,一个朝上,一个朝下,往漏斗里吹气。
事先让朋友推测,球会不会被吹走,球会不会掉出来,之后实验。通过实验现象迸发中学生的好奇心和求知欲,引入明天的课题“流体浮力与流速的关系”。
(二)新课教学
1.提出问题:哪些是流体?
液体和二氧化碳都具有流动性,也称为流体。如:空气、水等。流体流动时的浮力叫做流体浮力。
2.科学探究活动——研究流体浮力与流速的关系
(1)提出问题
流体浮力与流速有哪些关系?
(2)推测与假定
推测1:液体和二氧化碳流动越快,它的浮力越大。
推测2:液体和二氧化碳流动越快,它的浮力越小。
推测3:液体和二氧化碳流动越快,它的浮力不变。
(3)设计实验并进行实验
下边请朋友们掏出课前要你们打算好的东西:兵乓球、漏斗、小纸船、纸、杯子、矿泉射手等,按事先分好的组进行实验。
①向两张自由下垂的纸中间吹气,会看到哪些现象?
②杯子里倒入兵乓球,往杯口水平吹气,能够让兵乓球在瓶子之间跳跃,试试看。
③将事先折好的两只小船,倒入盆子内,之后用矿泉瓶当成水管向船中间的水域冲水,两船怎么运动?
一组选其中一个实验探究,做完后可以探究其他实验。
比一比看谁的实验做得好
中学生根据所设计的方案进行实验,班主任巡视指导。
(4)交流与合作
请每小组派一个代表就刚刚的实验,上来重新演示,谈谈观察到的实验现象,并发表一下自己的想法。
投影:
第一个实验的现象是纸向中间靠拢了。
按照中学生的想法,引导中学生讨论得出:这是由于不吹气时,纸张两边的空气相对静止,使得空气对纸作用的浮力相同,二氧化碳浮力不会造成纸张运动,而吹气时,纸张外侧空气流动快,浮力变小,内外引起浮力差,使两张纸向中间靠拢。
推论:在二氧化碳中,流速较大的位置浮力较小。
第二个实验的现象是兵乓球会跳下来,跳到另一个瓶子。
按照中学生的想法,引导中学生讨论得出:往杯口水平吹气,杯口空气流速大,浮力小,瓶子内的空气流速小,压强悍,内外浮力差把兵乓球托下来。
推论:在二氧化碳中,流速较大的位置浮力较小。
第三个实验的实验现象是分开的小船靠在了一起。
按照中学生的想法,引导中学生讨论得出这是由于冲水后,两船之间水流快,浮力小,两船两侧水流慢,压强悍,因而船内外的浮力差使两船向中间靠拢。
推论:在液体中,流速较大的位置浮力较小。
总结:在二氧化碳和液体中,流速越大的位置,浮力越小。
3.演示实验:直观彰显流体浮力与流速的关系
①演示如图所示,引导中学生观察玻璃管粗细和火柱的高低。
②投影:动漫剖析
③引导中学生剖析A、B管流速大小和a、b处的浮力大小。
如图中所示的玻璃管,A处的横截面比B处的大,在A和B处分别装有竖直玻璃管a和b。当水在玻璃管中流动时,可以看见a管中的液面比b管中的高,这说明A处的浮力比B处的大,而在横截面较小的B处,水流比较集中,水的流速其实比在A处的要大。这就是说:流体在流速大的地方浮力较小,在流速小的地方浮力较大。
4.联系生活实际:中学生举例,并能用明天所学的知识解释现象。
比如:①“过堂风”会把三居侧面摆放的家具门吹开,这是为何?
②为什么列车站台都有一条安全线,列车行驶时禁止人们步入安全线以内的区域?
③解释本节开头的“漏斗吹兵乓球”,球不走的实验。
5.客机的升力
几十吨的客机为何还能在空中飞行呢?秘密在于翼型。
引导中学生观看客机起飞和客机的进气道特征,思索以下几个问题:
1.客机的进气道有哪些特征?
2.客机飞行时升力是怎样形成的?
演示客机襟翼上升,引导中学生总结:
客机的进气道一般都弄成上凸下平的形状,其上方弯曲,下方近似于直线,因而,客机飞行时,空气和喷管做相对运动,因为喷管上方空气走过的路程较远,空气流动比下方要快,浮力要小。与其相对,襟翼下方空气流动较慢,浮力较大,上下的压力差使客机形成一个向下的升力,但是,当客机速率减小,升力也减小,当升力小于客机自重时,客机便起飞了。
师:在生活中,除了客机借助了升力,水翼船也借助了升力来减少舱室的阻力,水翼船的上部,也有类似于客机喷管的水翼,船在高速行驶时,水翼会获得升力,使舱室与水的接触面积增大,因而降低水对舱室的阻力,进一步提升船速。
(三)课堂小结
通过本节课的学习你最大的收获是哪些?
【板书设计】
第4节流体浮力与流速的关系
1.流体:具有流动性的液体和二氧化碳的合称。
2.流体浮力与流速的关系:在二氧化碳和液体中,流速越大的位置,浮力越小。
3.客机的升力
(1)翼型形状:上凸下平。
(2)形成缘由:襟翼上方空气流速快,浮力小,襟翼下方空气流速慢,压强悍,翼型上下表面存在向下的压力差。
1、word下载链接：
提取码：etfq
2、如须要配套讲义请长按下方二维码步入“初中数学学苑”，之后输入大气压强教学视频大气压强教学视频，系统手动回复下载链接！