流体压强与流速的关系.doc

流体压强与流速的关系教案（全国创新赛一等奖）上传: 谢冬英 更新时间：2011-10-26 19:49:22课题：流体压强与流速的关系授课教师：天津南开中学 殷悦教学设计思路：首先，这节课的设计本着“从生活走向物理，从物理走向社会”的原则，由生活中学生十分熟悉的现象（一阵风吹过，门“砰”地关上）引入，引发学生思考（是什么力量使门关上的呢？），通过教师启发，让学生利用已经学过的“大气压强知识”与“力和运动的关系”做出合理的猜想（空气流动起来，压强会减小）。然后通过实验检验，得出结论（在气体中，流速越大的位置压强越小）。教师进而提出液体和气体都具有流动性，是否也有同样的规律，让学生继续探究，得出结论（在液体中，流速越大的位置压强越小）。从而实现了从生活走向物理的过程。其次，利用得到的规律解释生活中的现象，使学生对新学习的规律更加熟悉。这里设计了“学生实验设计”环节（三个学生为一组，设计一个展现流体压强与流速关系的实验），目的是让学生通过自己动手设计实验，在锻炼动脑动手能力的同时，更加深了对本节课的主题的深刻理解。再次，学以致用，接下来讲述“流体压强与流速的关系”在生活中的应用，完成“从物理走向社会”的过程。教学目标：知识与技能：1、了解流体压强与流速的关系。2、了解飞机的升力是怎样产生的。3、了解生活中和“流体的压强与流速关系”相关的现象。4、学会通过实验的方法研究物理规律。过程与方法：1、通过观察，认识气体（或液体）的压强跟流速有关的现象。2、通过探究实验体验由流体压强差异产生的力。情感态度与价值观：1、初步领略流体压强差异所产生现象的奥妙，获得对科学的热爱、亲近感。2、培养学生团队精神和讨论交流的意识。教学重点：流体压强与流速的关系教学难点：“流体压强与流速的关系”在生活中的应用教学资源：教师用：课件、自制门模型、吹风机、洗衣机排水管、碎纸屑、水杯、水、吸管学生用：筷子、白纸、透明胶带、剪子、吹风机、水盘、两个瓶盖、60ml注射器（针头弯成90）、烧杯、红色水、吸管、玻璃管、一头尖状玻璃管、漏斗、乒乓球、一次性纸杯、蜡烛、火柴教学流程图： 实验引入提出问题做出猜想实验探究得出结论再提出问题实验探究得出结论解释现象学生实验设计并展示讲述应用布置课后思考题 教学过程： 一、引入。展示一张教室的照片（如图1），教室的门与窗是相对的，教师提问：如果此时一阵风“呼”地从窗户吹进来，将会发生什么？学生回答：门“砰”的一声关上。然后教师用自制的门模型和吹风机来模拟这个现象，正如学生所回答的门关上了。教师提问：如果让风向着开门的方向吹，门还会关上么？”（如图2）学生回答：不会。教师接着用门模型和吹风机来模拟这个现象，学生看到门也关上了，充满疑惑。教师借机提出问题，是什么力量把门关上的呢？鼓励学生一起利用学过的知识来做分析。 图1 风从窗户吹进来，风吹的方向是与关门的方向一致的。图2 用吹风机制造风，让风向着开门的方向吹，门也能关上。 二、引导学生进行分析，做出合理的猜想。教师在黑板上画门的俯视图（如图3），便于学生建立直观的想象。 ab图3 阴影部分代表墙，圆形代表门轴，门的两面分别设为a面与b面。教师给学生三点提示： 提示1：门静止时a、b两面受力么？提示2：门由静止变为运动需要满足什么条件？提示3：用吹风机吹风改变了什么？ 让学生根据提示，小组讨论，得出一个合理的猜想。（学生讨论）学生作出猜想“当空气流动起来时，气压会减小”。三、进行探究实验，得出结论。学生用吹风机在两张纸的中间向下吹气，看到两张纸向中间靠拢，换更大的风速吹，两张纸更加靠拢。得到结论：空气流速越快，压强越小。教师提出液体和气体同样具有流动性，我们把它们称为“流体”。那么在液体中有没有这样的规律呢？学生继续通过实验探究。如图4，把两个瓶盖放在水中，用注射器（针头弯成90）加快水的流速，看到两个瓶盖向中间靠拢。得到结论，液体和气体一样，都是流速越大的位置压强越小。 图4 用注射器喷出的水加快两个瓶盖间水的流速，看到两个瓶盖向中间靠拢。图5 2008年1月23日发生动车组撞人事故，造成18死9伤，工人进行的是线路拨接作业，怎么会被火车撞上的呢？ 四、用“流体压强与流速的关系”解释现象。第一个解释现象：人在等火车或地铁的时候要站在安全线的后方。让学生解释其中的道理。接着放一段新闻录像（如图5），教育学生要相信科学，尊重科学。第二个解释现象：观看龙卷风录像。并用洗衣机排水管、纸屑设计的小实验对龙卷风的破坏力做了简单解释(如下图)。 当洗衣机的排水管被摇动起来时可以看到碎纸屑被吸了起来。不断摇动排水管，碎纸屑从上方管口飞了出来。 五、学生设计展现“流体压强与流速关系”的实验并展示。 第一组：漏斗吹乒乓球 先向下吹，看到乒乓球并不往下掉；再向上吹，乒乓球没被吹走第二组：吸管吹蜡烛 先点燃两根蜡烛，用吸管在火焰中间吹气，看到火焰向中间靠拢；然后只点燃其中一根蜡烛，可以用吸管吹气引燃另一根蜡烛。第三组：吹纸杯 手拿一摞纸杯，平行于杯口吹气，杯子会飞出去。 六、“流体压强与流速关系”的应用。第一个应用：喷壶教师没有平铺直叙地讲出喷壶的原理，而是通过提问引发学生思考，教师：我这有一杯水，一根吸管，你有什么办法让吸管中的水面上升？学生：可以把水吸上来。教师：那么水为什么能被吸上来呢？学生：用嘴吸的时候，管中气压减小，大气压就把水压上来了。教师：那么能不能利用我们今天学习的规律让管中气压减小，管中水面上升呢？小组讨论讨论，也可以用桌子上的仪器试一下。学生通过学习这节课的新知识，知道用“吹”的办法可以加快空气的流速，减小压强，但开始有的用吹风机吹，有的用嘴直接吹，效果都不好，教师提示“要想办法集中气流”，于是就有学生想到用吸管吹，有的学生试着用桌上准备的尖形玻璃管吹，实验效果非常好，不仅把水吹了上来，还得到了意外的惊喜，在挡着水的白纸上得到喷雾的效果。（如图6） 喷壶就是利用这个原理制成的。 图6 学生选择了锥形玻璃管集中气流，效果非常好。 第二个应用是飞机的升力。通过飞机机翼的截面图讲述飞机是如何获得升力的。 七、结束语和布置课后思考最后以下面这段话作为本节课的结束语：人类利用“流体压强与流速的关系”制造了飞机，实现了人类能够像鸟儿一样飞翔在天空的梦想，在动物界也有利用这个规律的高手。它就是生活在北美草原的犬鼠，它可是一个挖洞的高手，仔细观察它的洞穴出口的形状，在洞外有风吹过的时候，犬鼠在洞穴里也可以享受到习习的凉风，这是为什么呢？留给同学们课下思考。咱们今天的课就上到这，下课！ 课堂板书：教学过程一、引入课题 这一节课我是这样导入的，让学生做两个“漏斗”吹球球不走的小实验，把乒乓球放置于漏斗中间，一个朝上，一个朝下，往漏斗里吹气。事先让同学猜想，球会不会被吹走，球会不会掉下来，然后实验。实验现象与学生猜想不一致，激发学生疑惑和强烈的好奇心，引入今天的课题“流体压强与流速的关系”。 那么什么是流体？ 教师答：液体和气体都具有流动性，统称为流体。如：空气、水等。流体流动时的压强称作流体压强。空气和水流动时有快有慢，那流速变化，流体压强是否变化，如何变化，下面我们来探究他们之间的关系。二、新课教学1、科学探究活动研究流体压强与流速的关系（1） 提出问题流体压强与流速有什么关系？（2） 猜想与假设猜想1：液体和气体流动越快，它的压强越大。猜想2：液体和气体流动越快，它的压强越小。猜想3：液体和气体流动越快，它的压强不变。（3）设计好实验并进行实验下面请同学们拿出课前要大家准备好的东西：乒乓球、漏斗、小纸船、纸、杯子、矿泉瓶等等，按事先分好的组进行实验。投影下面记录了他们的探究过程：1：对着两张自然下垂平行拿着的纸向中间吹气，看见了什么现象？2：杯子里放入乒乓球，往杯口水平吹气，能否让乒乓球在杯子之间跳跃，试看看。3：将事先折好的两只小船，放入脸盆内，然后用矿泉瓶当作水管向船中间的水域冲水，两船如何运动？一组选其中一个实验探究，做完后可以探究其它实验。比一比看谁的实验做得好学生按照所设计的方法进行实验，教师巡视指导。（4）交流与合作请每小组派一个代表就刚才的实验，上来重新演示，说说观察到的实验现象，并发表一下自己的看法。投影第一个实验的现象是纸向中间靠扰了。根据学生的看法，引导学生讨论得出：这是因为不吹气时，纸张两侧的空气相对静止，致使空气对纸作用的压强相同，气体压强不会引起纸张运动，而吹气时，纸张内侧空气流动快，压强变小，内外造成压强差，空气将纸张压在了一起。结论：流动气体的压强，流速较大的位置压强较小。第二个实验的现象是乒乓球会跳出来，跳到另一杯子。根据学生的看法，引导学生讨论得出：往杯口水平吹气，杯口空气流速大压强小，杯子内的空气流速小压强大，内外压强差把乒乓球托出来。结论：流动气体的压强，流速较大的位置压强较小。第三个实验的实验现象是：分开的小船靠在了一起。根据学生的看法，引导学生讨论得出这是因为冲水后，两船之间水流快，压强小，两船外水流慢，压强大，因此船内外的压强差将两船挤在了一起。结论：流动液体的压强，流速较大的位置压强较小。总结：液体在流速大的地方压强较小，在流速小的地方压强较大。气体在流速大的地方压强较小，在流速小的地方压强较大。 2、演示实验：直观体现流体压强与流速的关系 演示如图所示，引导学生观察玻璃管粗细和水柱的高低。 投影动画分析 引导学生分析A、B管流速大小和a、b处的压强大小。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，可以看到a管中的液面比b管中的高，这说明A处的压强比B处的大，而在横截面较小的B处，水流比较集中，水的流速显然比在A处的要大。这就是说：流体在流速大的地方压强较小，在流速小的地方压强较大。3、联系生活实际：学生举例，并能用今天所学的知识简单解释现象。例如大风吹过走廊时，开着的门会怎什么样，为什么？（利用模型演示）为什么火车站台都有一条安全线，火车行驶时严禁人们进入安全线以内的区域？解释开头的“漏斗”吹球球不走的实验。从刚才例子我们知道了生活中很多现象与流体压强、流速有关，并能用他们的关系分析。那么生活中流体压强、流速又有哪些应用呢？最重要的应用之一是飞机，那飞机是如何在天空飞翔呢？4、解释升力产生的原因老师：现在改变一下，用双手将一张纸靠在嘴唇下，另一端自然下垂，沿纸的上方水平吹气，手中的纸会怎样？学生分组做实验，并解释原因。生：纸条会上飘。师：为什么？生：由于吹气时，纸片上方空气的流速大，压强变小，下方较大的压强将纸片举起来了。师：对。并且我们发现，如果吹出的气越快，纸条会向上飘得越高。再次说明气流越快压强则越小。过渡飞机升力的产生是否也是这样？引导学生观看飞机起飞和飞机的机翼特点，思考以下几个问题：投影1 飞机的机翼有什么特点？2飞机飞行时升力是如何产生的？后演示飞机机翼上升，引导学生总结：飞机的机翼通常都做成上凸下平的形状，其上方弯曲，下方近似于直线，因此，飞机飞行时，空气和飞机做相对运动，由于机翼上方空气走过的路程较远，空气流动比下方要快，压强要小。与其相对，机翼下方空气流动较慢，压强较大，上下的压力差造成了对飞机一个向上的升力，并且，当飞机速度增大，升力也增大，当升力大于飞机自重时，飞机便起飞了。师：在生活中，不仅飞机利用了升力，水翼船也利用了升力来减小船体的阻力，水翼船的下部，也有类似于飞机机翼的水翼，船在高速行驶时，水翼会获得升力，使船体与水的接触面积减小，从而减少水对船体的阻力，进一步提高船速。三、总结、扩展通过本节课的学习你最大的收获是什么？1 四、作业：1、课堂上没有做的实验课后可以动手做一做再体验本节的知识。2、实践活动：制作一个飞机模型，在操场上进行表演，比一比谁的模型飞机在空中飞行的时间长。3、有兴趣的同学可以查阅资料了解一下飞机的机翼有几种，它们的升力是如何产生的？师生活动设计意图事件引入1905年冬天的一个早晨，俄国沙皇派往西伯利亚的一位钦差大臣，将要乘火车经过一个名叫鄂洛多克的小站。站长沃尔伦斯基，一大早就让部下把车站打扫得干干净净，身着笔挺的新制服，率领全站职工，手捧花束，排列在铁道两旁，恭候钦差大臣的到来。 不多久，列车在汽笛声中风驰电掣般地冲进了由38名铁路员工组成的“人巷”。离列车很近的人们刚要举起手中的花束欢呼时，突然，所有的欢迎者都像是被人从背后猛推了一下，纷纷不由自主地向前仆倒下去结果，这“魔鬼般的黑手”，造成了4人终身残疾，而包括站长在内的其余34人全都成了滚滚车轮下的冤魂！ 奇特的惨案发生后，地方法院开始调查案事件真相。然而，机车状况良好，司机和员工都没有违章操作。反复调查毫无结果，法官只好在判决书上写下了圣经上的一句话：“每个人都是上帝的羔羊，迟早要回到上帝的跟前！” 著名的俄国科学家齐秋奥尔科夫斯基知道这一“判决”结果后，哀叹道：“可惜法官不懂伯努利定理”（PPT配音显示） 那么这个幕后的“黑手”到底是谁？什么是伯努利定律呢?带着这些疑问，让我们一起进入流体压强与流速的关系，相信同学们学好了这些知识后一定会揭开谜底！ 悬疑事件的引入，定下了本节课的最大“悬疑”， 由事件的悬疑造成知识的“悬疑”。从一开始便牢牢抓住学生的思维，让学生迅速进入主题，为上好本节课打下良好的基础。 新 课 教 学 新 课 教 学 新 课 教 学 提问：什么是流体？ 具有流动性的气体、液体统称为流体（如水、空气）。 我们在第二、三节分别探究了液体和气体不流动时的压强特点，那么当这些液体和气体流动时，其内部压强又会有什么特点呢？ 流体压强与流速的关系（板书） 在猜想之前，我们先来做一个实验，希望这个实验能有助于我们的猜想： 【做一做】 实验所用器材一张薄纸条实验方法先让两张志竖直下垂且相互平行放置，然后用嘴从中间竖直向下吹气吹气前现象 吹气后现象 可能的原因 引导学生利用力学的知识储备，尝试解释产生这些现象的原因，并大胆进行猜想：流体流动后，其压强会怎样？ 我们的猜想是否正确呢？我们需要用实验验证。 【实验验证】伯努利实验 介绍伯努利实验的装置及实验方法，老师演示，学生认真观察现象。 提问：这个装置是我们学过的什么？当里面的水不流动时，有什么特点？ （学生回答） 若里面的水发生流动，同学们猜一猜又会产生什么现象呢？ 提醒学生注意从这几方面来观察： 1装置中流体流动时哪个位置的流速较大？ 2这几个液柱的高度是否发生变化？液柱的高度的变化能说明什么问题？ 引导学生利用课件分析流体压强与流速的关系得出结论： 在流体中，流速越大的位置压强越小；流速越小的位置，压强越大。（板书） 由此证明我们的猜想是正确的。实际上，这就是著名的伯努利定律，早在200多年以前，瑞士物理学家伯努利已经用上述装置验证了这个结论。 那么鄂洛多克惨案的幕后黑手到底是谁呢？这种事故不仅在陆地上发生过，在水中也发生过：“奥林匹克”号惨案 （大屏幕显示） 警察破案时常用“现场模拟”的方法解决难题，我们也来模拟一次希望能找到真正的凶手。 现场模拟 （让学生选取一个情景，自己从桌面上找到合适的器材，自行设计实验，并进行相互讨论，分析原因，然后各组之间进行交流。最后老师给予肯定并进行归纳分析。） 鄂洛多克事故的原凶： 火车运动时，人与火车之间的空气流速大，压强小；人外侧的空气流速小，压强大，因而对人体产生朝向火车的压强差。 所以从此以后距站台边沿1m的位置画了一条黄线来警告乘客：不要越过此线，否则会有生命危险。所以我们以后在站台上候车时，不要越过安全线；或在铁路边玩耍时，不要靠近高速行驶的火车。 “奥林匹克”号惨案的原因：两船并列航行时，两船之间的水相对船的流速大，压强小；两船外侧的水流速小，压强大，产生向内的压强差。 如果由你来制定水上交通规则，你认为应该加上一条：船只航行时不能并列行使。 当人类愚昧无知时会受到大自然无情的惩罚，当我们不学无术时也会遭到社会残酷的淘汰。 接下来我们来做一个有趣的游戏性的竞赛。 【比一比】谁是大力士？ 器材：一个乒乓球、漏斗 规则：漏斗口朝上，放入乒乓球，从下方使劲吹气，看谁能把乒乓球吹出去。（每一个组推选一名大力士进行比赛，其他同学为他们加油。） 既然这样不行，那我们就倒着吹，看能不能把乒乓球吹出去呢？为什么还是吹不出去呢？反而不吹的时候它却掉下来了？ （引导学生分析产生这种现象的原因。） 我们的这些大力士虽然没有把乒乓球吹起来，但你们对流体压强的感受和理解一定是最深刻的，而这几位同学解释得也非常的合理、准确，我们一起用掌声来谢谢他们给我们带来的精彩！ 请大家欣赏一段视频。（播放视频） 向下吹乒乓球时，由于乒乓球受到了向上的压力差克服了自身重力而没有掉下来，“小鸟和飞机到底是怎样飞起来的呢？” 给大家一个惊喜，今天老师也带来了两架飞机（故意停顿）的模型。 【瞧一瞧】演示飞机的起飞 大家通过刚才的视频可以看到，飞机起飞之前一定要在跑道上加速，那么在这里我们怎样让它飞起来了？。 （请一位同学来协助老师一起完成实验）。 用两架不同的飞机模型进行实验，产生了两种不同的现象，一架飞起来了，另一架并没有飞起来。为什么会这样呢？请同学们在认真观察一下。（通过屏幕放大） 学生回答。（机翼的形状不同） 很显然这就是一个能飞起来，另一个不能飞来的关键所在。我们再来进一步分析一下： （播放飞机升力的flash课件）结合flash课件讲解飞机升力的产生。 飞机的升力：由于机翼的形状上凸下平，在空气中运动时，通过机翼的上下表面的空气流速不同而存在压强差，产生了向上的升力。（板书） 实际上飞机的产生，正是源自于人类对鸟类翅膀的深入研究。（观看翅膀与机翼对比图）这就是飞机能和小鸟一样飞起来的原因。 其实我们需要向大自然学习的东西还有很多很多。 【猜一猜】聪明的动物世界灰雁巧胜大自然 大家看，这是一只原产自英国和欧洲灰雁，灰雁是世界上体积最大的野鹅，现在它正在空中自由飞翔。 突然天气情况变得很恶劣，这一高度的空气流速很大，但非常不稳定，它需要降低高度以摆脱这种不利的状况。请同学们帮它想想办法，他怎样才能迅速的降低高度呢？ （组内同学讨论后回答） 我们看看这只灰雁会怎么做？ 它的身体翻转了180度，腹部朝上，背部朝下，就这样以一种怪异的姿态继续飞行，虽然看起来给人一种不可能的感觉，但灰雁的这种特技表演被称之为“whiffling”实际上是一种真实存在并且久经考验的方式。 灰雁用它的智慧神奇地战胜了大自然，人类从大自然中也获得了许多启发： 【启迪与教训】 汽车的尾翼板。 请同学们看大屏幕酷图欣赏。 引导学生从尾翼板的形状上分析它的作用。（学生作简短讨论后举手回答，然后教师总结归纳。） 有了这种装置，坐在小汽车里肯定是非常平稳的、舒服的。 今天大家的表现都很积极，都很棒，不愧为学校的学生。想不想轻松一下。 【轻松一刻】 （视频播放“美丽的曲线”） 提问：是不是非常精彩？这就是所谓的香蕉球，想不想知道香蕉球产生的原因呀？ （学生兴奋的回答） 想知道可以，但必须满足老师的一个要求，告诉我们今天这节课的收获是什么？ （课堂小结之后，再通过flash课件帮助同学们分析香蕉球产生的原因。）通过简单的复习提问，流畅进入本节课的主题。 猜想不是空想，需要有相关的事实为依据。通过动手玩身边的小东西，以给学生提供猜想的依据。同时激发学生的探究欲望，并通过实验培养学生善于从现象中发现问题，提出质疑，解决问题和分析问题的能力。 通过课件，从力学理论的角度分析揭示我们所看到的现象。证实流体压强与流速之间的关系，的确如同学们的猜想和总结那样。轻松解决本节课的重点内容。通过肯定和鼓励，增加学生继续学习的信心。 拨云见日，悬疑马上就要被揭开。激发了同学们强烈的探究欲望。这是一次全开放式的实验，更能培养学生的合作能力、操作能力、归纳应用能力、交流评价能力。 抓住时机，对学生进行安全教育，提高学生的安全意识。 要想战胜大自然，就必须了解大自然，了解科学。利用科学让神秘的自然为人类服务，让科学的产物与人类和谐共存，和谐发展。 整个教学过程以“提出问题建立事实形成假说实验验证得出结论生活应用”为主线的思维程序让学生自己探究，利于培养学生逻辑思维能力和归纳总结能力。 学以致用，进一步吸引同学们的注意力，通过比