空氣炮探究設計

1、.初中物理課外探究實驗課 神奇的空氣炮欣（市西電中學710077 ）一、教學思路通過學生日常生活中喜愛的卡通形象哆啦A 夢引入新課，通過演示實驗將動畫片中的空氣炮展現在學生眼前，讓學生感受空氣炮的神奇威力。在創(chuàng)設出的真實情景中，引導學生探究影響空氣炮威力因素及其作用機理，并做出相應的假設猜想。隨后，學生通過親自動手制作空氣炮，利用控制變量的實驗探究方法對這一問題進行探究。本課程將實驗探究與教師講授結合，讓學生掌握空氣炮作用機理同時了解其在生活中的運用。在課堂中，學生親自動手，實驗探究培養(yǎng)學生科學思維；教師寓教于樂，科學設計激發(fā)學生學習興趣。二、教學目的1. 知識與技能：感受空氣炮威力，了解其作

2、用機理，掌握波在運動中傳遞能量。2. 方法與途徑：課上指導學生制作空氣炮，并通過實驗探究影響空氣炮威力因素，課下鼓勵學生利用實驗結論，制作威力更大的空氣炮。3. 情感與評價：舉例說明空氣炮在實際生活中的應用培養(yǎng)學生熱愛科學，體驗物理之美的情感。4. 現代教育技術：視頻演示與實驗演示相結合，為學生營造豐富的物理學期情境。三、教學分析：1. 教學容分析本節(jié)講述空氣具有能量及其應用。讓學生了解空氣能量的來源是沖擊波.向前運動傳遞能量，為以后講機械波及動能方面打下基礎。重點是“空氣炮的制作運用”，難點“認識空氣能量大小及影響其大小的因素”2. 學生情況分析通過平時觀看的動畫作品，大多數學生對空氣炮有較

3、為直觀的認識，但其深層原理學生并不了解，這樣便于將講授容與學生原有經驗結合。3. 教學方式通過學生喜愛的卡通形象引入新課，激發(fā)學生學習興趣；利用演示實驗創(chuàng)建物理情景，幫助學生了解物理現象；采用科學探究的方式，引導學生探究影響空氣炮威力的因素；建立理論聯系生活的觀念，拓展學生生活視野。四、教學準備課前收集國外視頻，查找論文研究實驗原理，結合學生學齡特點在教學中插入動畫片斷，實驗器材選自生活，已獲得可重復利用，降低學生動手成本，滿足課堂要求同時，利于課下開展。五、教學過程課堂引入（ 5 分鐘左右）視頻：播放動畫片哆啦 A 夢片斷（如圖 1 所示），主人公大雄多次使用了哆啦 A 夢給他的威力巨大的武

4、器空氣炮。圖 1師：同學們，哆啦 A 夢這個角色相信大都很熟悉，它總是能從口袋里變出各種各樣神奇的寶貝幫助它的主人度過難關。那么剛才視頻中我們看到大雄拿的是什么東西??？生：哆啦 A 夢空氣炮。（與學生日常生活緊密聯系，學生能輕松回答出.問題）師：很好，看來同學們對這個動畫片都很了解。那么那個同學能給大家說一說，這個空氣炮有什么作用？生：主人公在遇到危險時，將空氣炮套在手臂上，它能在遠距離發(fā)射出威力巨大的空氣炮彈，擊倒對方。師：這位同學描述地非常好，不知道大家心里有沒有這樣的疑惑，平時看不見摸不到的空氣，真的會有這么大威力么？是動畫片在異想天開還是其中有我們不知道的奧妙呢？今天，老師將動畫中的空

5、氣炮帶到了教室里，讓我們一起去探究神奇的空氣炮。演示實驗（ 10 分鐘左右）從講臺下拿出準備好的大型空氣炮，給同學展示。師：這個是老師給大家?guī)淼目諝馀凇ｋm然它外形上與動畫片中有些差異， 但是它也能像動畫片中的空氣炮一樣，產生巨大威力。 口說無憑，接下來我將進行三組演示實驗，讓大家切實感受空氣炮的威力 （如圖 3）。1、大型空氣炮滅蠟燭圖 2將 10 根燃燒的蠟燭以 10 厘米為間隔依次排開（如圖 3 所示），將大紙箱放置在蠟燭延長線上，距離第一根蠟燭大約 1 米位置處，紙箱的圓形開口對準蠟燭最高點。實驗開始前，請同學們在紙箱位置吹蠟燭，觀察吹滅的蠟燭根數。然后進行實驗，用力擊打紙箱，一排蠟燭

6、應聲熄滅。前后對比，讓學生體驗到空氣炮產生的巨大威力。.圖 32、空氣炮“吹倒”易拉罐將 6 個易拉罐疊落成三角形橋（如圖 4 所示），利用相同的紙箱對準易拉罐發(fā)出空氣炮彈，紙箱與易拉罐之間的距離讓學生自定。實驗過程中，讓距離不斷增加，觀察紙箱發(fā)出的空氣炮彈是否能夠擊倒易拉罐，不斷創(chuàng)造并打破更遠紀錄，直到易拉罐不受空氣炮彈沖擊作用，記錄最遠距離并請同學在相同距離上嘗試用吹滅易拉罐。前后對比，讓學生體驗到空氣炮射程也十分遠。圖 43、煙霧效果讓空氣炮彈“露出真容”提出疑問，空氣炮的炮彈形狀是什么樣的？讓同學們作出假設，并進行實驗驗證。利用發(fā)煙片往紙箱中填充煙霧，再次擊打紙箱，使空氣炮彈從前端小口

7、發(fā)射出去，同時用慢速攝影設備記錄整個過程，反復觀察，得出空氣炮的炮彈形狀為圓環(huán)型（如圖 5 所示）。最后讓學生上臺親自進行實驗，得出相同結論，并與之前假設做對比，探究炮彈形狀產生的原因。.圖 54. 原理：當我們擊打容器（空氣炮炮身）時，容器的空氣受到擠壓被瞬間壓縮，空氣就從容器前端小口發(fā)射出去。被壓縮的氣體形成膨脹沖擊波（空氣炮彈），產生巨大能量。實驗中，炮彈的形狀之所以呈圓環(huán)狀，是由于從小孔出去的空氣，流動速度的比小孔周圍的空氣快， 根據伯努利定律， 中間的氣體壓強就會比周圍的空氣小，所以周圍的空氣就會把從中間噴出來的空氣壓縮， 使之保持在一個圓周里面（如圖 6 所示），直到空氣阻力把能量

8、都消耗光。圖 6師：從剛才的演示實驗我們可以看出，雖然外形上我們這個空氣炮和動畫片中有區(qū)別，但是它們的原理是相同的，它們都能釋放巨大威力。那么，我們怎么樣才能制作出威力更大的空氣炮，空氣炮的威力與什么因素有關呢？生：我認為空氣炮的威力應該與炮身的大小、擊打力度并且和炮口口徑有關。師：很好，那我們一起通過實驗方法來探究這些因素對空氣炮威力的影響。為了便于實驗，老師教大家一種全新的空氣炮制作方法。.制作環(huán)節(jié)（ 10 分鐘左右）材料：易拉罐 6 個、氣球一包（厚的）、蠟燭 20 支（ 4 個小組、每組 5 支）、透明膠 4 卷、剪刀 8 把（每組 2 把）、打火機、羽毛球長桶 4 個、短筒 4 個（

9、帶桶蓋）（如圖 7 所示）圖 7制作過程： 1. 將氣球一端系牢固，并在距頂端1/3 處，用剪刀裁剪。 ( 如圖 8)圖 82.將氣球套在羽毛球桶一端，用膠帶固定。（如圖9 所示）圖 93. 將桶蓋裁出大小不一的圓孔， 作為不同口徑的炮口。 （如圖 10 所示）.圖 104. 拉動氣球并釋放，炮口就會發(fā)射出強勁氣流擊滅蠟燭。（如圖11）圖 11探究實驗（ 15 分鐘）1. 空氣炮制作好后，讓每組同學依次點燃配備的 5 根蠟燭，學生親自動手，利用羽毛球桶空氣炮打滅蠟燭，感受空氣炮的威力。2. 根據學生猜想進行實驗驗證， 分三個實驗小組， 采用控制變量的方法，探究不同條件下空氣炮威力的大小。實驗過

10、程中，利用力的傳感器，定量測量空氣炮產生力的大小，并將數據進行比較分析，得出結論。3. 在具體實驗中，探究擊打力度對空氣炮威力影響時，其他變量不變，通過控制氣球拉開的長度來改變擊打的力度（如圖 12 所示）；探究炮身體積對威力影響時，其他變量不變，通過采用不同大小的羽毛球桶來改變空氣炮炮身體積；探究炮口半徑對空氣炮威力影響時，其他變量不變，通過在桶蓋裁取不同大小的小口來改變空氣炮口徑大小。 實驗過程中，記錄相應數據。.圖 124. 實驗結束后，進行數據分析，得出炮身體積，擊打力度，口徑大小對空氣炮威力大小的影響。并結合分析出的結論，要求學生課下按照所發(fā)現的規(guī)律，制作威力更大的空氣炮，并開展空氣炮比賽，學以致用。5. 科學聯系生活，舉例說明空氣炮在各個領域中應用的。軍事上，空氣炮曾在二戰(zhàn)中被德軍用來擊落飛機。工業(yè)生產中，空氣炮多數用來清除管道的污垢，效果十分明顯。（如圖13 所示）6. 最后觀看日本直徑 10m超大型空氣炮創(chuàng)造世界紀錄視頻，激發(fā)學生繼圖 13續(xù)探索的興趣。（如圖14 所示）圖 14課堂總結（ 5 分鐘左右）1、簡單回顧空氣炮的原理及影響空氣炮威力的因素。2、拓展一下空氣炮在生活中的應用。六、教學反思