初中物理人教版八年级下册9.2 液体的压强教案及反思

这是一份初中物理人教版八年级下册9.2 液体的压强教案及反思，共10页。教案主要包含了液体压强产生的原因，液体压强的特点，液体压强的计算，液体压强的应用等内容，欢迎下载使用。

设计说明
“液体的压强”这一节是让学生通过经历探究液体压强的特点的实验过程，认识液体压强与液体深度和密度的关系，并学会用液体压强的特点解释有关的现象。
学生对于理解液体压强的特点存在一定的困难。虽然生活中有很多与液体压强相关的实例，但学生想到的只是力，不会联系到液体压强，对液体压强的特点就更没有经验可谈，尤其是液体的流动性决定液体向各个方向都有压强的特点，所以在教学过程中，首先力求通过实例和实验帮助学生构建对液体压强特点的感性认识，然后通过建立物理模型的方法，自液面沿竖直方向选取一个长方体的液柱作为研究对象，采用压强的定义式，结合重力、质量、密度等知识进行理论推导，从而得到液体压强的公式。
虽然生活中连通器的应用比较普遍，但学生并不清楚它的特点。教师应展示实物，让学生认识什么是连通器。为了更好地体现液体压强的应用，教师可以引导学生利用液体压强和平衡力的知识分析连通器里的液体不流动时，各容器中的液面高度总是相同的原因。
船闸是连通器的典型应用，尤其是三峡大坝的船闸，也是对学生进行情感、态度与价值观教育的好素材。分析轮船通过船闸的过程对学生来说是难点，教师要充分利用挂图、动画、视频等调动学生的思维，把船闸利用连通器工作的原理形象地展示出来，以便学生突破难点。
教学目标
1.通过演示实验让学生体会液体压强的存在，建立对液体压强的感性认识。
2.通过探究液体压强特点的实验了解影响液体内部压强大小的因素并能对液体压强特点进行准确地描述。也能利用液体压强特点解释有关现象。
3.通过生活实例认识连通器的特点，知道连通器在生产、生活中的重要应用。
教学重点难点
1.重点：液体压强的特点和液体压强的大小。
2.难点：应用液体压强特点和液体压强公式解决实际问题。
教具
学生用：压强计、玻璃圆筒、水、盐水等。
教师用：多媒体课件、玻璃圆筒、侧壁开口的玻璃圆筒、橡皮膜、压强计、水、盐水等。
教学过程
回顾思考
1.压强公式：p=________，单位是________，符号是________。
2.重力跟压强的关系：G=________。
3.密度公式：ρ=________，变形式：m=________，V=________。
导入新课
1.故事导入
有一位海洋学家曾经做了一个有趣的实验：
他将3支大小不同的玻璃管的两端烧熔封闭，用帆布包紧后装进铜管里，铜管的上端开有小孔可以让水进入，再把这根铜管沉到5 000米的深海。当他把铜管提上来时，不禁惊呆了：帆布里的玻璃管全变成了雪花状的玻璃粉！
请同学们根据生活经验猜想一下，这是什么原因？
引导学生答出：跟液体压强有关。
学完本节课谜底就揭开了。
板书课题。
2.多媒体导入
多媒体展示画面1（如图），问：大坝的横截面为什么均为上窄下宽，呈梯形？

多媒体展示画面2（如图），问：为什么潜水员穿的深海潜水服比浅海潜水服要厚重一些？

问：这些现象跟什么有关？
引导学生答出：跟液体压强有关。
那么今天我们就一起来探究液体的压强。（板书课题）
进行新课
探究点一 液体压强的特点
1.体验液体压强的存在
阅读课本“想想做做”
家里洗菜池中没有水时，要提起池底排水口的橡皮塞很容易；洗菜池装满水时，要提起橡皮塞就比较费力，这说明水对池底的橡皮塞有向下的压力，水对橡皮塞有向下的压强。
问题：那么液体内部对侧面有压强吗？
演示实验1：如图所示，选取一柱状容器，在容器口插入胶管（或玻璃管），分别在容器的上表面、侧面和底部钻孔。先用胶带封住这些小孔，再将水沿管注入容器中，让水面高出容器口一段高度，同时扯下胶带，观察水喷射的情况。
演示实验2：在塑料瓶侧壁、底部扎几个小孔，将水装入瓶中，观察水喷射的情况。
演示实验3：如图所示，将底部和侧壁套有橡皮膜的空塑料瓶竖直压入水中观察橡皮膜的变化情况。
学生观察分析、思考
演示实验1：可观察到水分别从底部、侧壁、上表面中喷出，说明液体内向各个方向都有压强。
演示实验2：液体从侧壁、底部小孔喷出，说明液体对容器底部、侧壁有压强。
演示实验3：竖直向下按压瓶子时，底部和侧壁的橡皮膜向内凹，说明液体内部向瓶的底部和侧壁有压强，引导学生分析归纳。
综合以上实验结果：
（1）液体内部向各个方向都有压强。
（2）液体对容器底和侧壁都有压强。
教师：液体压强产生的原因是什么呢？请同学们稍作讨论，然后回答。
引导学生分析、归纳得出：
（1）由于有重力，所以液体对容器底部有压强；
（2）由于有流动性，所以液体对容器侧壁和内部都有压强。
例题讲解：（学生先练习，若有问题，教师补充讲解）
例1 如图所示，一个空的塑料药瓶，瓶口扎上橡皮膜，竖直地浸入水中，一次瓶口朝上，一次瓶口朝下，这两次药瓶在水里的位置相同。实验发现，每次橡皮膜都向内凹，这种现象说明液体
。
解析：固体由于受到重力作用，对支撑它的物体有压强。由于液体也受到重力作用，又具有流动性，所以液体也会产生压强。瓶口朝上时，橡皮膜向下凹说明水对橡皮膜有向下的压强；瓶口朝下时，橡皮膜向上凹是因为橡皮膜受到了水对它向上的压强。所以这种现象说明液体向各个方向都有压强。
答案：向各个方向都有压强
2.实验：研究液体内部压强的特点
教师：通过上面的学习我们知道，液体对容器底部和侧壁都有压强，液体内部向各个方向都有压强。那么液体压强的大小与哪些因素有关呢？能否结合下面的演示实验、生活中的经验和上面的演示实验，提出你的猜想？
演示实验4：在塑料瓶的同一侧面的不同深度扎三个孔，装上水，观察水柱喷射距离的远近。
演示实验5：用两个完全相同的塑料瓶，装有相同深度的水和酒精，在相同靠近底部的位置各开一小孔，观察水和酒精向外喷射的距离远近。
学生分组讨论，然后发言。（由于有了前面的实验作铺垫，学生有了感性认识，对液体的压强不再陌生，自然会结合刚才的实验和生活中的经验提出自己的猜想。学生猜想的同时，应让学生说明猜想的依据，并指出这样才是科学的猜想。如果猜想得不够全面，老师要及时引导。）
学生提出的可能猜想：液体内部的压强可能与液体的深度有关、可能与方向有关、可能与液体的密度有关……
教师：刚才同学们都提出了自己的猜想，这些猜想是否正确呢？我们可以用U形管压强计来进一步验证。
演示实验：压强计的结构、原理和使用方法（边演示，边提问）。
教师：请同学们仔细观察压强计的结构：探头（上面蒙有橡皮膜）、U形管和橡胶管。
教师：用手指轻轻按压探头上的橡皮膜，请同学们观察压强计U形管两边液面发生什么变化？
引导学生答出：U形管两边液面出现高度差。
教师：用力大些，U形管两边液面又有什么变化呢？
引导学生答出：U形管两边液面的高度差变大了。
教师：由此可见，橡皮膜表面受到的压强越大，U形管两边液面的高度差越大。所以，我们可以根据U形管两边液面的高度差来判断橡皮膜表面受到压强的大小及其变化情况。这是应用了转换法。
教师：液体内部的压强可能跟多个因素有关，要研究跟其中一个因素的关系应该采用什么方法？
学生：控制变量法。
教师：应怎样控制变量？（保证哪些量相同，哪些量不同？）
学生：讨论（同组间进行）。
讨论后请学生回答，老师补充。
教师引导学生设计实验步骤和实验记录表格：
①将压强计的探头放入水下3 cm深度处，看看液体内部是否存在压强，并改变探头所对的方向，观察压强计左右液面高度差。
②增大探头在水中的深度，把探头移至水下6 cm和9 cm处，观察压强计U形管左右液面高度差的变化。
③改用盐水重复步骤②。
实验记录表格：
注意提示：
（1）压强计连接的橡胶管要保证气流畅通，不要弯折。
（2）出现U形管中液面不相平时，请把橡胶管接头处拔下来，重新接好。
（3）测量深度时，让探头尽量靠近水杯侧壁上刻度线处，减小误差。
（4）深度以探头上的橡皮膜的中心所在位置为准。
（5）改变探头方向的方法：手拿橡胶管，转动上端的旋钮即可。
学生实验：学生分组实验，教师巡视指导。
课题组一：保持压强计探头所在的深度不变，改变橡皮膜的方向，如：朝上、朝下、朝任何侧面，观察U形管两边液面的高度差，探究液体内部压强是否与方向有关。
课题组二：使压强计探头进入液体的深度由浅到深，观察U形管两边液面的高度差，探究液体内部压强是否与深度有关。
课题组三：控制压强计探头进入清水和盐水的深度相同，观察U形管两边液面的高度差，探究液体内部压强是否与液体的密度有关。
教师：我们将各个课题小组的结论归纳一下，液体内部压强有什么规律？
引导学生总结归纳出：
液体内部向各个方向都有压强；在同一深度处，向各方向的压强相等；深度增大，液体的压强增大；液体的压强还与液体的密度有关，在深度相同时，液体的密度越大，压强越大。
例题讲解：（学生先练习，若有问题，教师补充讲解）
例2 如图甲所示，用微小压强计探究液体内部压强的特点。（ρ盐水>ρ水）

甲 乙
（1）实验中，将液体内部的压强大小转换为用U形管两侧液面的________来表示。
（2）为了使实验现象更明显，U形管中的液体最好用________（选填“有色”或“无色”）的。
（3）将探头放在图乙所示液体内部的A、B位置，观察到U形管两侧液面的高度差hB>hA，经过多次实验观察到同样的现象，这说明同种液体内部的压强随________的增加而增大。
（4）将探头放在图乙中所示液体内部等深的B、C位置，观察到U形管两侧液面的高度差hC________hB（选填“<”“=”或“>”），这是为了研究液体压强与液体________关系。
（5）由以上实验可知图乙所示液体内部A、B、C、D四个位置压强最大的是位置________。
解析：（1）压强计的工作原理是橡皮膜受到压强时，U形管内两侧液面出现高度差，两侧液面高度差反映了探头受到的压强大小，采用的是转换法；液体压强越大，两侧液面高度差也越大。（2）为了使实验现象更明显，U形管中的液体最好用有色液体。（3）将探头放在图乙所示液体内部的A、B位置，观察到U形管两侧液面的高度差hB>hA，探头慢慢下移，深度变大，发现U形管两侧液面的高度差逐渐增大，故结论为深度越深液体压强越大。（4）将探头放在图乙中所示液体内部等深的B、C位置，观察到U形管两侧液面的高度差hC>hB，在相同的深度时，探头在浓盐水中时U形管两侧液面的高度差增大了，即压强变大了，故结论为在深度相同时，液体密度越大，压强越大。这是为了研究液体压强与液体密度的关系。（5）D位置位于密度大、深度大的位置，故该位置液体压强最大。
答案：（1）高度差 （2）有色 （3）深度 （4）> 密度 （5）D
探究点二 液体压强的大小
教师：通过以上实验探究，已经得出液体压强的大小跟液体的深度、液体的密度有关，那么，液体在某一深度的压强究竟有多大呢？
下面我们一起来推导液体压强的计算公式：
如图所示，盛有水的容器中，设想水中有一高为h、横截面积为S的水柱。计算这段水柱对底面产生的压强，就能得到水深度为h处的压强。
水柱的体积为V=Sh
水的密度为ρ
水柱的质量为m=ρV
水柱对底面的压力为F=G=mg=Vρg=Shρg
水柱对底面的压强为p===ρgh
教师：在应用公式p=ρgh进行分析和计算时，各个物理量的单位是什么？从公式中我们能够发现什么？
学生讨论后教师总结点拨
（1）应用公式p=ρgh时，各个物理量的单位都应统一取国际单位制中的单位，式中g取9.8 N/kg或10 N/kg，h的单位是m，ρ的单位是kg/m3，压强的单位是Pa。
（2）由公式可进一步看出，液体压强只跟液体的密度和深度有关，跟容器的形状、液体的重力和体积等因素无关。
（3）在计算过程中，深度“h”是指液体自由面到液体内部某点的竖直距离，而不是高度或长度。
例题讲解（学生先练习，若有问题，教师补充讲解）
例3 如图所示，A、B、C三个容器中分别装有盐水、清水和酒精，三个容器中液面相平，容器底部受到液体的压强分别为pA、pB、pC，则（ ）
A. pA>pB>pCB. pAC. pA=pB=pCD.无法确定
解析：由题图知，三容器内液体深度hA=hB=hC，三种液体的密度ρ盐水>ρ清水>ρ酒精，根据液体压强的计算公式p=ρgh可知，在液体的深度相同时，液体的密度越大，液体的压强越大，故pA>pB>pC。
答案：A
点拨：压强计算公式记忆口诀：
不管容器粗和细，哪怕容器斜又曲，液体压强真稀奇，只看ρ与h值。
例4 如图所示，水塔与自来水管组成连通器，若水塔内水面高度h1=18 m，五楼住户水龙头出水口的高度h2=13 m，四楼住户水龙头出水口的高度h3=10 m，水龙头出水口直径为2 cm。求：
（1）四楼住户水龙头出水口处，水的压强是多少？
（2）四楼住户水龙头出水口受到水的压力是多少？（g取10 N/kg）
解：（1）四楼住户的水龙头出水口处水的深度：h=h1-h3=18 m-10 m=8 m，水的压强为 p=ρgh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×8 m=8×104 Pa。
（2）水龙头出水口的横截面积：
S==3.14×（1×10-2 m）2=3.14×10-4 m2。
受到水的压力：
F=pS=8×104 Pa×3.14×10-4 m2=25.12 N。
探究点三 连通器
教师：展示一个连通器，引导学生思考：这个上端开口，下端互相连通的仪器装水之后，水面最后会是怎样的？让两个学生亲自实验，展示给大家。
让学生带着猜测思考，观察在连通器中装入水后的实际情况。
引导学生总结得出：最后每个容器中的液面总保持相平。
教师：为什么连通器中的液面总是相平的，如果一个容器中的液面比另一个容器中的液面高会出现什么情况？
引导学生分析：液面高的一端在底部产生的压强大于液面低的一端产生的压强，这样，高处的液体将流向低处。当两边液面相平时，两边液体在底部产生的压强相等，水不会左右流动，保持相平。
教师：在生活中，你能回忆起哪些物品和连通器构造相同？
引导学生举例。
引导学生对所列举的生活中的连通器进行分析。（生活中的连通器：茶壶、锅炉水位计、过路涵洞、洗手间下水管、自动喂水器等）
指导学生阅读教材第37页“科学世界：三峡船闸——世界上最大的人造连通器”。
播放视频：三峡船闸。
引导学生判断船通过船闸时应用了几次连通器原理。
例题讲解：（学生先练习，若有问题，教师补充讲解）
例5 小亮的叔叔承包了村里的鱼塘，有人向叔叔推荐了一个一本万利的投资项目。设计图纸如图所示，用水管和水池就可以让水车持续转动，带动发电机不断发电。你认为这个投资项目的设计方案______（选填“可行”或“不可行”），理由是________ 。
答案：不可行 因为水管和水池构成连通器，水管中的水只能达到与水池水面相同的高度
课堂小结
本节课我们主要学习了：
1.液体压强的特点；
2.液体压强的大小；
3.连通器。
本节课重点是液体压强的特点和液体压强的大小。为了检验一下大家的学习效果，请完成下列“当堂达标”测试题。
布置作业
教材第38页“动手动脑学物理”第1至5题。
板书设计
实验序号
所用液体
水的深度/cm
探头的方向
压强计左右液面
高度差/cm
1
水
3
朝上
2
水
3
朝侧面
3
水
3
朝下
4
水
6
朝下
5
水
9
朝下
6
盐水
9
朝下
一、液体压强产生的原因
液体受到重力作用且具有流动性
二、液体压强的特点
（1）液体内部朝各个方向都有压强；
（2）在同一深度，液体向各方向的压强都相等；
（3）液体的压强随深度的增加而增大；
（4）在相同深度，液体的压强随密度的增大而增大。
三、液体压强的计算：p=ρgh
四、液体压强的应用：连通器
1.特点：同种液体，静止时液面总是相平的。
2.生活中常见的连通器：茶壶、锅炉水位计、乳牛自动喂水器等。