教學(xué)設(shè)計(jì)課程基本信息學(xué)科物理年級(jí)八年級(jí)學(xué)期春季課題第5節(jié)流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系教學(xué)背景1．教學(xué)內(nèi)容分析本節(jié)由“流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系”和“飛機(jī)的升力”兩部分內(nèi)容構(gòu)成。這一節(jié)是在學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了壓強(qiáng)、液體壓強(qiáng)、大氣壓強(qiáng)等基礎(chǔ)知識(shí)之后進(jìn)行的，是對(duì)液體壓強(qiáng)和氣體壓強(qiáng)特點(diǎn)的拓展，旨在引導(dǎo)學(xué)生理解流體（包括液體和氣體）的壓強(qiáng)與流速之間的基本關(guān)系，即：流速大的地方壓強(qiáng)小，流速小的地方壓強(qiáng)大。《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》對(duì)本節(jié)的要求是“了解流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系及其在生產(chǎn)生活的應(yīng)用”，因此本節(jié)課的應(yīng)用例子很多，大量的生活現(xiàn)象以及實(shí)驗(yàn)也有助于學(xué)生建立起對(duì)流體力學(xué)的初步認(rèn)識(shí)，更有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和實(shí)踐應(yīng)用能力。2．學(xué)情分析從知識(shí)上看，盡管學(xué)生對(duì)力、壓強(qiáng)等有關(guān)概念有一定的理解，但他們對(duì)流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系的知識(shí)儲(chǔ)備相對(duì)有限。學(xué)生可能已經(jīng)了解到流體具有流動(dòng)性，并對(duì)壓強(qiáng)有初步認(rèn)識(shí)，但對(duì)流體壓強(qiáng)與流速之間的具體關(guān)系可能缺乏直觀的感受和深刻的理解。學(xué)生需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)和理論學(xué)習(xí)來(lái)建立流體壓強(qiáng)與流速之間的聯(lián)系，并能夠應(yīng)用這一知識(shí)解釋生活中的相關(guān)現(xiàn)象。從思維方法上看，八年級(jí)學(xué)生的抽象思維能力逐漸增強(qiáng)，對(duì)物理現(xiàn)象的好奇心和探究欲望也在增加，但這種好奇往往停留在現(xiàn)象本身，缺乏深入探究?jī)?nèi)在原因的動(dòng)力。因此，在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)盡量選取操作簡(jiǎn)單、現(xiàn)象明顯、直觀生動(dòng)、互動(dòng)性強(qiáng)的小實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)學(xué)生親自參與，激發(fā)學(xué)生的探究欲，引導(dǎo)他們通過(guò)科學(xué)探究的方法，深入理解流體壓強(qiáng)與流速之間的關(guān)系。在觀察和實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，讓學(xué)生了解流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系及其在生活中的應(yīng)用，體會(huì)科學(xué)原理的價(jià)值，培養(yǎng)他們的科學(xué)思維能力。教學(xué)目標(biāo)物理觀念1．通過(guò)觀察生活現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)，了解流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系。2．能利用流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系解釋簡(jiǎn)單的物理現(xiàn)象。3．了解飛機(jī)的升力產(chǎn)生的原因。通過(guò)機(jī)翼模型和相關(guān)生活實(shí)例等，提升用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。科學(xué)思維1．通過(guò)舉例，歸納流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系，培養(yǎng)觀察、比較、分析、歸納與遷移的能力。2．對(duì)于生活中與流體壓強(qiáng)和流速有關(guān)的事例敢于質(zhì)疑，并能用科學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。科學(xué)探究1．通過(guò)氣體、液體中流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)分析與概括能力。2．能夠針對(duì)流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系提出猜想，基于問(wèn)題提出、證據(jù)收集、解釋現(xiàn)象和交流討論的過(guò)程，發(fā)展科學(xué)探究能力。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任1．在認(rèn)識(shí)流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系過(guò)程中，體會(huì)探索科學(xué)本質(zhì)的歷程，感覺(jué)科學(xué)就在身邊。2．通過(guò)體現(xiàn)流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)觀察思考、勇于發(fā)現(xiàn)、樂(lè)于探究的學(xué)習(xí)習(xí)慣。教學(xué)內(nèi)容教學(xué)重點(diǎn)流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系。教學(xué)難點(diǎn)利用流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系解釋相關(guān)現(xiàn)象。教學(xué)過(guò)程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖新課導(dǎo)入一、演示實(shí)驗(yàn)如圖所示，在自然下垂的紙條上方朝水平方向吹氣，觀察紙條將會(huì)怎樣運(yùn)動(dòng)。停止吹氣，又會(huì)有怎樣的現(xiàn)象？二、教師點(diǎn)撥紙條向上運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明紙條所受合力向哪里？紙條上方和下方均有氣壓，但是合力向上，說(shuō)明哪方的氣壓更大？停止吹氣，紙條下垂，說(shuō)明紙條能向上運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵是什么？可得結(jié)論：紙條向上運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵在于“吹氣”，吹氣導(dǎo)致紙條上表面的空氣流動(dòng)速度變大，氣壓變小。三、進(jìn)一步提出問(wèn)題通過(guò)剛才的演示實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)，流動(dòng)的空氣和不流動(dòng)的空氣產(chǎn)生的氣壓有所不同，那么是不是流體的壓強(qiáng)與流速之間都存在這樣的關(guān)系呢？觀察到：吹氣使紙條向上運(yùn)動(dòng)，停止吹氣，紙條下垂。學(xué)生積極思考，回答問(wèn)題。合力向上。下方氣壓大。關(guān)鍵是空氣流速。明確本節(jié)課的核心問(wèn)題——流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系。活躍課堂氣氛，激發(fā)學(xué)生興趣，引出課題。從現(xiàn)象到原理，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思考，避免停留在現(xiàn)象表面。新知探究一、流體的概念展示圖片：流水、刮風(fēng)，引出流體和流體壓強(qiáng)的概念。二、實(shí)驗(yàn)探究【提出問(wèn)題】流體的壓強(qiáng)與流速有怎樣的關(guān)系？【進(jìn)行猜想】在氣體和液體中，流速大的位置壓強(qiáng)大。在氣體和液體中，流速大的位置壓強(qiáng)小。【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路】為了使結(jié)論具有普遍性，需要對(duì)氣體和液體分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。學(xué)生可以分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，也可以由教師演示多組實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，改變氣體或者液體的流速，觀察和思考實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)一的器材：兩張紙。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：手握兩張紙，平行放置，讓紙自然下垂，保持約10cm的間距，向兩張紙中間吹氣，觀察兩張紙將會(huì)怎樣運(yùn)動(dòng)，如圖所示。實(shí)驗(yàn)二的器材：一個(gè)漏斗和一個(gè)乒乓球。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：將漏斗倒立放置，把乒乓球放置于漏斗中間，用力對(duì)著漏斗吹氣，松手后觀察現(xiàn)象，如圖所示。實(shí)驗(yàn)三的器材：一個(gè)U形管、一根橡皮管、一根玻璃管與一個(gè)氣泵。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：?jiǎn)?dòng)氣泵，觀察U形管中液面的變化，如圖所示。實(shí)驗(yàn)四的器材：一個(gè)裝水的大托盤、兩艘小船模型和一支注射器。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：將兩艘小船模型平行擺放在托盤內(nèi)（小船相互靠近一些），然后用注射器向小船模型中間的水域沖水，產(chǎn)生水流，如圖所示。【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)】實(shí)驗(yàn)一觀察到的現(xiàn)象：兩張紙向中間靠攏。分析原因：吹氣時(shí)，兩張紙內(nèi)側(cè)的空氣流動(dòng)快，壓強(qiáng)變小，產(chǎn)生內(nèi)外壓強(qiáng)差，兩張紙被“壓”到了一起。歸納總結(jié)：氣體流速大的地方壓強(qiáng)小，流速小的地方壓強(qiáng)大。實(shí)驗(yàn)二觀察到的現(xiàn)象：松手后，乒乓球不掉落。分析原因：吹氣時(shí)，乒乓球上方的氣體流速快，壓強(qiáng)小，乒乓球上下部分的壓強(qiáng)不同，有壓強(qiáng)差，產(chǎn)生氣體壓力差，使乒乓球不掉落。歸納總結(jié)：氣體流速大的地方壓強(qiáng)小，流速小的地方壓強(qiáng)大。實(shí)驗(yàn)三觀察到的現(xiàn)象：U形管左側(cè)液面高于右側(cè)。分析原因：氣泵導(dǎo)入氣體后，左側(cè)液面上方流速大，向下的氣壓變小，右側(cè)液面上方還是大氣壓，因此兩側(cè)液面上方有氣壓差，使左側(cè)液面升高。歸納總結(jié)：氣體流速大的地方壓強(qiáng)小，流速小的地方壓強(qiáng)大。實(shí)驗(yàn)四觀察到的現(xiàn)象：兩艘小船向中間靠攏。分析原因：兩艘小船內(nèi)側(cè)水的流速大于外側(cè)水的流速，兩艘小船內(nèi)側(cè)水向外的壓強(qiáng)變小，使船身兩側(cè)有壓強(qiáng)差，兩艘小船便會(huì)逐漸靠攏。歸納總結(jié)：液體流速大的地方壓強(qiáng)小，流速小的地方壓強(qiáng)大。【交流、分析與論證】總結(jié)歸納以上實(shí)驗(yàn)，前三個(gè)實(shí)驗(yàn)通過(guò)吹氣增大空氣流速，第四個(gè)實(shí)驗(yàn)通過(guò)注水增大液面流速，無(wú)論是哪種方式增大了流體流速，在流體中流速大的位置，壓強(qiáng)都小。【拓展實(shí)驗(yàn)】播放液體壓強(qiáng)與流速關(guān)系的視頻，可利用液柱長(zhǎng)短，直觀地展示在不同流速下，液體壓強(qiáng)的不同。分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：每秒流經(jīng)管子不同截面的液體體積相等。橫截面積大的位置流速小，橫截面積小的位置流速大。流速越大，液體所受的壓強(qiáng)越小，因此液柱越低。學(xué)生認(rèn)真聽講。提出問(wèn)題與猜想。思考實(shí)驗(yàn)方案。動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。收集證據(jù)、討論分析原因，得到初步結(jié)論。通過(guò)完整的實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程以及交流學(xué)習(xí)的過(guò)程，逐漸建構(gòu)起“流體中流速大的位置壓強(qiáng)小”的聯(lián)系。學(xué)生觀看視頻，深入學(xué)習(xí)。觀察1：通過(guò)水平管內(nèi)的紅色標(biāo)記可以看到，粗管子和細(xì)管子內(nèi)液體的流速不一樣。觀察2：通過(guò)豎直管內(nèi)的紅色標(biāo)記可以看到液面的高度不同，意味著底部的液體壓強(qiáng)大小也不同。體驗(yàn)完整的科學(xué)探究過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究、實(shí)踐能力。通過(guò)交流反思、論證總結(jié)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維、總結(jié)歸納的能力和表達(dá)能力。液體壓強(qiáng)與流速關(guān)系的例子比較少。這個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置復(fù)雜，難以讓學(xué)生自行實(shí)驗(yàn)，用演示的方式，輔以教師講解，效果更佳。可以使學(xué)生對(duì)液體壓強(qiáng)與流速關(guān)系有更深入的理解。學(xué)以致用一、物理與生產(chǎn)1．教師提問(wèn)：上百噸的飛機(jī)為什么能夠在空中飛行？2．實(shí)驗(yàn)演示：展示飛機(jī)機(jī)翼模型飛起的實(shí)驗(yàn)裝置。引導(dǎo)學(xué)生觀察機(jī)翼模型的特點(diǎn)：機(jī)翼橫截面的形狀上、下不對(duì)稱，上表面彎曲，下表面比較平。3．原理講解：介紹機(jī)翼模型的難點(diǎn)之一就是讓學(xué)生了解到機(jī)翼上下表面流速與壓強(qiáng)是不同的。為了突破這一難點(diǎn)，可以利用風(fēng)速儀和氣壓傳感器直觀測(cè)量出機(jī)翼上下表面的流速與壓強(qiáng)。或者對(duì)器材進(jìn)行改裝，將U形管與機(jī)翼上下表面相連，通過(guò)U形管左右液面的高低來(lái)顯示機(jī)翼上下表面的壓強(qiáng)。有了以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象的支撐，再進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生分析原因。先分析機(jī)翼上下的流速關(guān)系，再分析壓強(qiáng)關(guān)系，最后解釋機(jī)翼上下表面壓力差和升力。4．實(shí)踐體驗(yàn)：事先剪切并粘貼一個(gè)飛機(jī)機(jī)翼的紙質(zhì)模型，（時(shí)間充足的情況下，可以讓學(xué)生在課堂上進(jìn)行該操作）讓學(xué)生將一根細(xì)線穿入模型粗頭一端，如圖所示。繃緊細(xì)線并對(duì)著機(jī)翼吹氣，體驗(yàn)氣流讓機(jī)翼升起的過(guò)程。可以看到機(jī)翼向上翹起。再將機(jī)翼翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)吹氣，則機(jī)翼不能向上翹起。由此可以推測(cè)，飛機(jī)的飛行姿態(tài)等也會(huì)影響升力的大小。二、物理與生活教師列舉生活中與本節(jié)課有關(guān)的實(shí)例，讓學(xué)生討論、交流、解釋。（可以挑選部分實(shí)例進(jìn)行講解）例1：展示一個(gè)結(jié)構(gòu)如圖所示的噴水壺。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)推動(dòng)拉桿使活塞在橫管內(nèi)水平運(yùn)動(dòng)時(shí)，儲(chǔ)水罐中的水會(huì)從噴嘴處噴出，引導(dǎo)學(xué)生思考該現(xiàn)象發(fā)生的原因。例2：火車站與地鐵站的站臺(tái)上為何要設(shè)立安全線、安全門？例3：航海規(guī)則規(guī)定，兩艘輪船不能近距離同向航行。例4：汽車尾翼是一種氣流偏導(dǎo)器。觀察、思考、分析，應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題。觀察現(xiàn)象，直觀地了解機(jī)翼上下表面流速與壓強(qiáng)的不同之處。深入分析原理，學(xué)習(xí)并了解飛機(jī)升力產(chǎn)生的原因。親自動(dòng)手實(shí)踐、直觀感受飛機(jī)飛行的姿態(tài)也會(huì)影響升力。學(xué)生交流與思考，運(yùn)用知識(shí)解釋生活中的有關(guān)現(xiàn)象。利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象讓學(xué)生直觀地了解機(jī)翼上下表面壓強(qiáng)的不同，為后續(xù)講解原理進(jìn)行鋪墊。培養(yǎng)學(xué)生利用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。飛機(jī)機(jī)翼的升力產(chǎn)生是一個(gè)復(fù)雜現(xiàn)象，對(duì)學(xué)生