神奇的液壓千斤頂-液體壓強的應(yīng)用

“神奇的液壓千斤頂”——液體壓強的應(yīng)用教師：張家港市梁豐初級中學(xué)沈芙蓮團隊：張家港市梁豐初級中

學(xué)物理教研組蘇科版八年級物理上冊第十章《壓強和浮力》課標和教材分析01實驗設(shè)計思路02實驗器材03實驗教學(xué)目標04實驗教學(xué)流程和創(chuàng)新05目錄CONTENTS實驗教學(xué)效果與反思0601課標和教材分析

2022年版物理課程標準提出了義務(wù)教育物理課程要與小學(xué)科學(xué)和高中物理課程相銜接。提出“以主題為線索，構(gòu)建課程結(jié)構(gòu)”的理念，注重“知行合一、學(xué)以致用”。

新增的“跨學(xué)科實踐主題”，側(cè)重體現(xiàn)物理學(xué)與日常生活、工程實踐、社會發(fā)展等方面的聯(lián)系，在此過程中，我們發(fā)展學(xué)生跨學(xué)科運用知識的能力、分析和解決問題的綜合能力、動手操作的實踐能力，培養(yǎng)學(xué)生認真積極的學(xué)習(xí)態(tài)度和樂于實踐敢于創(chuàng)新的精神。01課標和教材分析

初中有關(guān)于帕斯卡定律的內(nèi)容目前只在滬科版教材中提到了，但不包含實驗探究。

高中物理教材中沒有涉及帕斯卡定律，往往將帕斯卡定律作為補充知識直接告知學(xué)生。教材出現(xiàn)了初高中銜接上的真空。本節(jié)課以“神奇的液壓千斤頂”為主題，開展工程實踐方面的跨學(xué)科實踐學(xué)習(xí)，主要涉及以下五個環(huán)節(jié)：05

實踐評價

改良液壓千斤頂，了解液壓千斤頂?shù)膶嶋H應(yīng)用，制作液壓傳動的科技作品等。02科學(xué)探究

.研究密閉液體傳遞壓力和壓強的規(guī)律。03高階認知

密閉液體能大小不變的傳遞壓強；密閉液體傳遞的壓力可以變大也可以變小，取決于受力面積之比。04建立觀念

通過活動，了解帕斯卡定律。神奇的液壓千斤頂01驅(qū)動性問題

.液壓千斤頂為什么可以輕松的頂起重物？02實驗設(shè)計思路03實驗器材“四兩撥千斤”裝置透明放大版千斤頂模型“針筒比力”裝置改良液壓千斤頂帕斯卡定律演示儀04實驗教學(xué)目標1.通過觀察和體驗，認識液壓千斤頂?shù)膶嶋H作用及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)；2.通過實驗探究，知道液體能大小不變地傳遞壓強，知道液體傳遞的壓力的大小與受力面積有關(guān)；3.通過觀察和手工制作，了解液壓傳動裝置在生活和工程中的實際應(yīng)用。物理觀念目標011.通過對液壓千斤頂透明模型的觀察和使用，學(xué)會用物理模型分析物理問題，發(fā)展模型構(gòu)建思維的能力；2.通過針筒比力、帕斯卡定律實驗探究，發(fā)展推理和概括能力，3.通過設(shè)計千斤頂?shù)幕顒?，發(fā)展觀察力、創(chuàng)造力和解決問題的能力?？茖W(xué)思維目標02通過針筒比力、帕斯卡定律實驗探究，總結(jié)得出帕斯卡定律，發(fā)展基于證據(jù)得出結(jié)論并作出解釋的能力?？茖W(xué)探究目標031.在探究液體傳遞壓力和壓強規(guī)律的過程中，形成嚴謹認真、實事求是、持之以恒的科學(xué)態(tài)度；2.通過了解液壓傳動裝置在工程中的實際使用情況，懂得創(chuàng)新始于實踐，培養(yǎng)對工程技術(shù)的興趣，體會物理學(xué)對工程技術(shù)發(fā)展的促進作用，激發(fā)社會責(zé)任感?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任目標0405實驗教學(xué)流程和創(chuàng)新

實驗1“四兩撥千斤”實驗

通過創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生最直觀感受到液壓千斤頂?shù)纳衿?，瞬間勾起學(xué)習(xí)興趣。05實驗教學(xué)流程和創(chuàng)新

要研究機械的原理，需要先了解它的結(jié)構(gòu)。學(xué)生通過對放大版透明模型的觀察和使用，培養(yǎng)用“物理模型分析物理問題”的意識，發(fā)展思維能力。實驗2觀察和使用液壓千斤頂模型05實驗教學(xué)流程和創(chuàng)新

實驗3“針筒比力”

第1步，定性研究：推小活塞的一方總是勝利，說明液體對大小活塞的力可能不相等。

第2步，定量研究，用指針式推拉力計分別推動大小活塞做勻速直線運動，測量出大小活塞受到液體壓力的大小。05實驗教學(xué)流程和創(chuàng)新

完整裝置圖

實驗4帕斯卡定律演示儀1.向透明容器中加滿水05實驗教學(xué)流程和創(chuàng)新

實驗4帕斯卡定律演示儀2.形成密閉的液體系統(tǒng)：針筒與透明容器連接3.探究液體能否傳遞壓強：推動活塞，觀察U形管左右液面高度差的變化05實驗教學(xué)流程和創(chuàng)新

實驗4帕斯卡定律演示儀

4.將壓強計重新“調(diào)零”：取下橡皮管重新安裝

5.探究液體傳遞的壓強大小是否相等：

再次推動活塞，觀察U形管左右液面高度差的變化

05實驗教學(xué)流程和創(chuàng)新

實驗4帕斯卡定律演示儀

通過解釋“針筒比力”實驗，推導(dǎo)帕斯卡定律的公式，加深對知識的理解，發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維能力。05實驗教學(xué)流程和創(chuàng)新

實驗5改良液壓千斤頂

通過“問題串”引導(dǎo)學(xué)生理清設(shè)計液壓千斤頂?shù)乃悸?。問題1：“只要松手頂起的重物就會落下，該怎么辦？“05實驗教學(xué)流程和創(chuàng)新

實驗5改良液壓千斤頂

通過“問題串”引導(dǎo)學(xué)生理清設(shè)計液壓千斤頂?shù)乃悸?。問題2：“重物被頂起的高度不夠，該怎么辦？“05實驗教學(xué)流程和創(chuàng)新

實驗5改良液壓千斤頂

通過“問題串”引導(dǎo)學(xué)生理清設(shè)計液壓千斤頂?shù)乃悸?。問題2：“重物被頂起的高度不夠，該怎么辦？“05實驗教學(xué)流程和創(chuàng)新

實驗5改良液壓千斤

通過“問題串”引導(dǎo)學(xué)生理清設(shè)計液壓千斤頂?shù)乃悸贰栴}3：“頂起的重物要落下，該怎么辦？“05實驗教學(xué)流程和創(chuàng)新

實驗5改良液壓千斤頂

問題1：“只要松手頂起的重物就會落下，該怎么辦？“問題2：“重物被頂起的高度不夠，該怎么辦？“問題3：“頂起的重物要落下，該怎么辦？““問題串”引導(dǎo)學(xué)生運用學(xué)科概念和工具，解決真實情境中的問題，學(xué)習(xí)“像學(xué)科工程師一樣思考與行動”。05實驗教學(xué)流程和創(chuàng)新

實踐與評價

視頻

圖片

05實驗教學(xué)流程和創(chuàng)新

實踐與評價

動手組裝簡易液壓傳動裝置并進行調(diào)試，體驗學(xué)習(xí)成功的快樂。05實驗教學(xué)流程和創(chuàng)新

引導(dǎo)學(xué)生進行積極的討論、交流、實驗、反思和評價，評價的過程包含學(xué)生自評和組內(nèi)互評，評價的內(nèi)容包含課堂評價和跨學(xué)科實踐評價。

實踐與評價課堂評價評價內(nèi)容評價標準自評組員1組員2組員3組員4組員51.提出問題2分：能提出具體的且有價值的問題，可以通過科學(xué)探究來尋找答案。

1分：能提出有價值的問題，但表述上有欠缺。

2.實驗操作2分：能按照討論的實驗方案，有明確的操作，動手參與實驗，實驗操作無誤。

1分：能根據(jù)分工較好的完成實驗操作。

3.根據(jù)實驗現(xiàn)象分析獲得結(jié)論2分：能分析大部分實驗數(shù)據(jù)及現(xiàn)象并據(jù)此得出正確的實驗結(jié)論。

1分：正確記錄、分析大部分實驗數(shù)據(jù)，結(jié)論有微小錯誤，無原則性錯誤。

跨學(xué)科實踐評價1.實驗分析評價的體會與收獲2分：能真實的表達此次實驗的體會，并且有對此類活動的想法、評價，有建設(shè)性建議。

1分：有對此次實驗的體會與對此類活動的評價。

2.完成實踐性作業(yè)2分：會運用多學(xué)科知識和跨學(xué)科思維分析問題，能提出合理可操作的方案。

1分：會運用多學(xué)科知識和跨學(xué)科思維分析問題，但不能提出可操作的方案。

05實驗教學(xué)流程和創(chuàng)新

帕斯卡定律演示儀可以直觀的將液壓千斤創(chuàng)新實驗：帕斯卡定律演示儀三個壓強計”可調(diào)零“：且橡皮膜所在深度和方向都不相同，可直接的反映不同位置液體壓強的變化量。透明容器壁厚，不易形變：密閉容器厚度為1.5cm高透明亞克力板材制作，大大減小了由于容器被擠壓形變對實驗的影響。纏繞成彈簧狀的銅絲：被安裝在橡膠管與玻璃管的連接處，防止橡膠管彎折，使氣體的通過更加順暢。05實驗教學(xué)流程和創(chuàng)新

帕斯卡定律演示儀可以直觀的將液壓千斤加裝顏色深淺不同的水：當給液體增加壓強時，學(xué)生能夠觀察到到液體被壓進容器內(nèi)的現(xiàn)象，。安裝金屬盒壓強計可用于定量研究：在透明容器頂部安裝金屬盒壓強計，能直接顯示出液體壓強大小的變化量。創(chuàng)新實驗：帕斯卡定律演示儀06實驗教學(xué)效果與反思帕斯卡定律演示儀的組裝和調(diào)試比較復(fù)雜。帕斯卡定律演示儀包含零部件多，實驗器材的組裝和調(diào)試比較復(fù)雜，后期可以改進，使其精簡化，提高學(xué)生對實驗裝置設(shè)計和組裝的參與度，節(jié)約課堂的時間。探究教學(xué)以問題解決為導(dǎo)向，具有任務(wù)驅(qū)動特質(zhì)，探究行為對學(xué)生能力的培養(yǎng)具有層遞性。以問題的解決過程為線索設(shè)計方案，將跨學(xué)科實踐的課題分解為五個驅(qū)動型任務(wù)，靈活運用了討論法、探究法、演示法等教學(xué)方法，滲透了模型法、聯(lián)想法、對比法、