论文部分内容阅读
本文先通过装有水的塑料袋和蒙有橡皮膜去掉瓶底的矿泉水瓶两种简单易见的器材让学生体验到液体对容器底、容器壁、液体内部都存在压强.然后介绍怎样用透明胶片、医用输液管、钩码、红墨水、自制刻度尺、塑料袋、透明胶、铁丝等生活常见的材料自制“土压强计”.最后引导学生用“土压强计”分组参与实验操作和探究液体内部压强的规律，从而使学生科学素养不断提升.
以前在讲《液体的压强》时，由于实验室器材有限，笔者只是使用“压强计”给学生演示液体内部压强的特点后，就匆匆进入习题训练.下课后，许多坐在教室后面的学生由于对实验现象看得不是很清楚，他们争先恐后地涌上讲台，一边摆弄器材，一边要求老师让他们再操作一下.“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”，只是让学生对实验远远地观望和倾听，已经不能满足学生的求知欲.而没有实验器材，只要我们想方设法，还是能够帮助学生开展分组实验的，把实验探究还给学生，让学生成为课堂主人.于是笔者着手准备了一些废旧材料：小木块、矿泉水瓶（去掉瓶底）、橡皮膜、透明胶片、医用输液管、钩码、红墨水、自制刻度尺、塑料袋、透明胶、铁丝、清水、盐水各一筒、硬纸板等各30份.让学生分组做液体压强的实验.
1 体验液体压强的存在
1.1 验证液体对容器底有压强
学生分组实验1：（教师）请同学们将装有水的塑料袋提起，用手指按压塑料袋，你有什么感觉？学生体会并答：手指有被压的感觉.
教师：若把小木块放入矿泉水瓶中，谁对谁有压强？木块对矿泉水瓶的什么部位有压强？怎样让大家见证压强的存在？
学生讨论并实验2：把小木块放入用橡皮膜蒙住无底的矿泉水瓶底，发现橡皮膜向下凸起（形变）.
追问：如果向用橡皮膜蒙住无底的矿泉水瓶倒水，橡皮膜会形变吗？
师生一起分析得出：由于重力的原因，液体对容器底有压强.
1.2 验证液体对容器壁有压强
学生分组实验3：将装满水的矿泉水瓶侧放，发现橡皮膜也向外凸起.
说明：由于液体具有流动性，液体对侧壁也有压强.
1.3 验证液体内部存在压强
学生分组实验4：将两端蒙有橡皮膜的矿泉水瓶浸入水中（横放，竖放）.
观察到了什么现象？将容器变换方向向各处移动.这个现象又说明了什么？
师生归纳总结：说明液体内部有压强，并且说明液体内部的压强的方向是向着各个方向的.通过观察橡皮膜的凹陷程度说明橡皮膜受到的压强是不同的.
2 自制“土压强计”探究液体内部压强
2.1 “土压强计”的制作过程
（1）先截取医用输液管部分，并摆成“U”字形，用透明胶带固定在透明胶片上（如图1所示）.
（2）剪下矿泉水瓶的瓶头（底部磨平），用塑料薄膜（薄膜略松点）蒙住，用橡皮筋固定住.如图2所示.另外在盖子上钻孔成小洞，拧上瓶盖.这样简易的压强计的“探头”就做好了（如图3所示）.
（3）用细铁丝的一端制作小圆圈，另一端制作成“V”的形状.用玻璃胶把铁丝的“V”的形状固定在瓶盖上.把一端较长的塑料管穿过铁丝小孔（起固定作用），然后插入瓶盖中的小孔（如图4所示）.
（4）把带有“U”形管的塑料胶片，用透明胶带固定在“L”形硬纸板上.
（5）把自制的“刻度条”插在硬纸板与胶片中，可以灵活地调整“0”刻度线（如图5所示）.
（6）向“U”字形管另一开口端注入红墨水.由于硬纸板正面装有器材，导致重心不稳，容易向前倾倒，为了使硬纸板“立”起来，用铁丝制作“L”形状，并且透明胶带固定于纸板的背面.最后用小钩码“压”住，如图6所示.这样一个简易的压强计就够了.
2.2 探究液体内部压强大小的有关因素
（1）学生分组体验实验4：压强计的结构、原理和使用方法.
操作1：请学生用手指轻轻按探头上的塑料薄膜，同时观察压强计U形管两边液面发生什么变化？
学生体验观察并回答：U形管两边液面出现了高度差.
操作2：若用力大些，U形管两边液面又有什么变化呢？
学生体验观察并回答：U形管两边液面的高度差变大了.
引导学生分析回答：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型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变化情况.
操作3：探究液体内部的压强.引导学生将“探头”放入水中以后，压强计U形管两边的液面出现高度差了吗？这说明了什么？
学生分析回答：液体内部有压强
（2）实验探究液体内部压强的规律
师：很好.同学们通过实验发现了液体内部有压强.那么，液体内部压强与哪些因素有关呢？（提出问题）
生：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……（讨论、猜想）
师：液体内部的压强可能跟这些因素有关，要研究与其中哪一个因素的关系应该采用什么方法进行研究？
生：保持其他因素不变（即控制变量法）.
师：请同学们根据自己选择的课题设计实验及实验数据表格，完成实验后，写出探究报告和其他组的同学交流.
（学生分组实验、教师巡视指导并及时发现问题给予纠正.）
学生实验5：探究液体内部压强的规律
课题组一：探究液体内部压强朝各个方向都有压强和同一深度，液体向各个方向的压强特点.保持压强计探头所在的深度不变，改变橡皮膜所对的方向，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.操作时只要把“探头”弯成一定的角度即可（细铁丝既能灵活拧转不同的角度，又可以相当方便地固定“探头”方向，操作简便）.如图7、图8、图9、图10所示.
课题组二：探究液体内部压强随深度的增大而增大.使压强计探头进入液体的深度由浅到深，观察U型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：探究液体内部压强与液体密度的关系.控制压强计探头进入清水和盐水的深度相同的，观察U型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.
教师引导学生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？
请学生说出得出的结论.
结论：（1）液体内部向各个方向都有压强.
（2）液体内部压强随深度增大而增大.
（3）同一深度，液体向各个方向的压强大小相等.
（4）在同一深度，液体密度越大，压强越大.
通过自制的土教具，开展一系列学生分组实验探究活动，不仅使学生体验到物理概念的形成过程、物理规律的发现过程以及物理问题的解决过程，还使学生在头脑中有清晰的表象，用具体生动的感性认识作为基础去掌握知识，而不是死记硬背.同时在教师的引领和激发下，使学生内在学习兴趣和动力不断激发，在操作的过程中开展思维拓展训练，培养动手和合作的能力，改变了以往上这节课因器材短缺，教师演示唱独角戏和轻过程、轻实验、重结论的局面.
以前在讲《液体的压强》时，由于实验室器材有限，笔者只是使用“压强计”给学生演示液体内部压强的特点后，就匆匆进入习题训练.下课后，许多坐在教室后面的学生由于对实验现象看得不是很清楚，他们争先恐后地涌上讲台，一边摆弄器材，一边要求老师让他们再操作一下.“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”，只是让学生对实验远远地观望和倾听，已经不能满足学生的求知欲.而没有实验器材，只要我们想方设法，还是能够帮助学生开展分组实验的，把实验探究还给学生，让学生成为课堂主人.于是笔者着手准备了一些废旧材料：小木块、矿泉水瓶（去掉瓶底）、橡皮膜、透明胶片、医用输液管、钩码、红墨水、自制刻度尺、塑料袋、透明胶、铁丝、清水、盐水各一筒、硬纸板等各30份.让学生分组做液体压强的实验.
1 体验液体压强的存在
1.1 验证液体对容器底有压强
学生分组实验1：（教师）请同学们将装有水的塑料袋提起，用手指按压塑料袋，你有什么感觉？学生体会并答：手指有被压的感觉.
教师：若把小木块放入矿泉水瓶中，谁对谁有压强？木块对矿泉水瓶的什么部位有压强？怎样让大家见证压强的存在？
学生讨论并实验2：把小木块放入用橡皮膜蒙住无底的矿泉水瓶底，发现橡皮膜向下凸起（形变）.
追问：如果向用橡皮膜蒙住无底的矿泉水瓶倒水，橡皮膜会形变吗？
师生一起分析得出：由于重力的原因，液体对容器底有压强.
1.2 验证液体对容器壁有压强
学生分组实验3：将装满水的矿泉水瓶侧放，发现橡皮膜也向外凸起.
说明：由于液体具有流动性，液体对侧壁也有压强.
1.3 验证液体内部存在压强
学生分组实验4：将两端蒙有橡皮膜的矿泉水瓶浸入水中（横放，竖放）.
观察到了什么现象？将容器变换方向向各处移动.这个现象又说明了什么？
师生归纳总结：说明液体内部有压强，并且说明液体内部的压强的方向是向着各个方向的.通过观察橡皮膜的凹陷程度说明橡皮膜受到的压强是不同的.
2 自制“土压强计”探究液体内部压强
2.1 “土压强计”的制作过程
（1）先截取医用输液管部分，并摆成“U”字形，用透明胶带固定在透明胶片上（如图1所示）.
（2）剪下矿泉水瓶的瓶头（底部磨平），用塑料薄膜（薄膜略松点）蒙住，用橡皮筋固定住.如图2所示.另外在盖子上钻孔成小洞，拧上瓶盖.这样简易的压强计的“探头”就做好了（如图3所示）.
（3）用细铁丝的一端制作小圆圈，另一端制作成“V”的形状.用玻璃胶把铁丝的“V”的形状固定在瓶盖上.把一端较长的塑料管穿过铁丝小孔（起固定作用），然后插入瓶盖中的小孔（如图4所示）.
（4）把带有“U”形管的塑料胶片，用透明胶带固定在“L”形硬纸板上.
（5）把自制的“刻度条”插在硬纸板与胶片中，可以灵活地调整“0”刻度线（如图5所示）.
（6）向“U”字形管另一开口端注入红墨水.由于硬纸板正面装有器材，导致重心不稳，容易向前倾倒，为了使硬纸板“立”起来，用铁丝制作“L”形状，并且透明胶带固定于纸板的背面.最后用小钩码“压”住，如图6所示.这样一个简易的压强计就够了.
2.2 探究液体内部压强大小的有关因素
（1）学生分组体验实验4：压强计的结构、原理和使用方法.
操作1：请学生用手指轻轻按探头上的塑料薄膜，同时观察压强计U形管两边液面发生什么变化？
学生体验观察并回答：U形管两边液面出现了高度差.
操作2：若用力大些，U形管两边液面又有什么变化呢？
学生体验观察并回答：U形管两边液面的高度差变大了.
引导学生分析回答：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型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变化情况.
操作3：探究液体内部的压强.引导学生将“探头”放入水中以后，压强计U形管两边的液面出现高度差了吗？这说明了什么？
学生分析回答：液体内部有压强
（2）实验探究液体内部压强的规律
师：很好.同学们通过实验发现了液体内部有压强.那么，液体内部压强与哪些因素有关呢？（提出问题）
生：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……（讨论、猜想）
师：液体内部的压强可能跟这些因素有关，要研究与其中哪一个因素的关系应该采用什么方法进行研究？
生：保持其他因素不变（即控制变量法）.
师：请同学们根据自己选择的课题设计实验及实验数据表格，完成实验后，写出探究报告和其他组的同学交流.
（学生分组实验、教师巡视指导并及时发现问题给予纠正.）
学生实验5：探究液体内部压强的规律
课题组一：探究液体内部压强朝各个方向都有压强和同一深度，液体向各个方向的压强特点.保持压强计探头所在的深度不变，改变橡皮膜所对的方向，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.操作时只要把“探头”弯成一定的角度即可（细铁丝既能灵活拧转不同的角度，又可以相当方便地固定“探头”方向，操作简便）.如图7、图8、图9、图10所示.
课题组二：探究液体内部压强随深度的增大而增大.使压强计探头进入液体的深度由浅到深，观察U型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：探究液体内部压强与液体密度的关系.控制压强计探头进入清水和盐水的深度相同的，观察U型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.
教师引导学生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？
请学生说出得出的结论.
结论：（1）液体内部向各个方向都有压强.
（2）液体内部压强随深度增大而增大.
（3）同一深度，液体向各个方向的压强大小相等.
（4）在同一深度，液体密度越大，压强越大.
通过自制的土教具，开展一系列学生分组实验探究活动，不仅使学生体验到物理概念的形成过程、物理规律的发现过程以及物理问题的解决过程，还使学生在头脑中有清晰的表象，用具体生动的感性认识作为基础去掌握知识，而不是死记硬背.同时在教师的引领和激发下，使学生内在学习兴趣和动力不断激发，在操作的过程中开展思维拓展训练，培养动手和合作的能力，改变了以往上这节课因器材短缺，教师演示唱独角戏和轻过程、轻实验、重结论的局面.