“流體壓強與流速的關系”一節的教學案例

【教材版本】

義務教育課程標準實驗教科書（魯科版）八年級物理（下冊）第七章“壓強和浮力”第四節“流體壓強與流速的關系”。

【教學目標】

1.知識與技能：（1）了解流體壓強與流速的關系。（2）了解飛機升力產生的原因。（3）了解生活中跟流體壓強與流速相關的現象。

2.過程與方法：經歷實驗探究，通過觀察和實驗，認識流體壓強與流速的關系，學會收集、處理、交流實驗中的信息，學會運用歸納、逆向思維等研究方法，學生的分析概括能力和科學探究能力得到提升。

3.情感、態度與價值觀：通過觀察、實驗，提升實事求是的科學態度，初步領略流體壓強差異所產生現象的奧妙，獲得對科學的熱愛、親近感。

【教學流程】

1.創設情景，引入新課

多媒體課件展示三個情境：

（1）飛機起飛過程的視頻錄象。

（2）乘客站在安全線以外的位置等候地鐵的圖片。

（3）卡洛斯踢的經典香蕉球的視頻錄象。

提問：請同學們欣賞畫面，畫面中你觀察到了什么？畫面中你最想了解些什么？

學生積極發言，說出自己想要了解的知識。

剛才的三個情境是否存在著某種聯系呢？它們是否包含著相同的物理規律呢？這節課我們就來揭開這些現象背后的奧秘。

2.學生實驗，確立課題

請同學們來做一個小實驗：在倒置的漏斗口處放一個乒乓球，在不借助其他器材的情況下，移開手后要使乒乓球不掉下來，你能想出哪些辦法？

學生通過實驗找到方案：從上方管口處用力吸氣或吹氣。

在教師的引導下，學生猜想從上方管口向下用力吹氣時，乒乓球不會掉下來的原因可能是：當空氣流動起來，壓強會變小。

引出探究課題1：探究氣體壓強與流速的關系。

3.實驗探究，得出結論

學生利用教師提供的器材自主設計實驗方案。

設計的實驗可能有：

（1）在兩張紙的中間向下吹氣，兩張紙向中間靠攏。

（2）用吸管向軌道上的兩個乒乓球中間吹氣，兩個乒乓球向中間靠攏。

（3）將紙條一端靠近下嘴唇，另一端自然垂下，沿紙條上方水平吹氣，紙條會向上“飄”起來。

（4）在硬幣上方水平吹氣，硬幣會“跳”起來。

（5）在裝有乒乓球的紙杯上方平行于杯口吹氣，乒乓球會從紙杯“跳”出來。

得出結論：氣體在流速越大的位置壓強越小。

4.類比遷移，得出共性

液體同氣體一樣具有流動性，引出探究課題2：探究液體壓強與流速的關系。

學生實驗：把兩個瓶蓋放在水中，使其漂浮在水面上，用大注射器（針頭彎成90°）加快中間水的流速，看到兩個瓶蓋向中間靠攏。

得出結論：液體在流速越大的位置壓強越小。介紹流體定義：具有流動性的氣體和液體統稱為流體。

學生歸納共性得出流體壓強與流速的關系：在流體中，流速越大的位置壓強越小。

5.探究飛機升空原理

提出問題：幾十噸重的飛機是如何飛上天的？

多媒體課件展示各種飛機的圖片，教師指出：飛機的形狀雖然各種各樣，但是機翼的形狀是相似的。讓同學們觀察飛機機翼的形狀后，說出機翼的形狀特點。

學生總結：機翼的形狀上凸下平，呈流線型。

教師進一步提問：機翼的這種形狀為什么可以使飛機飛上天呢？請同學們來做一個對比實驗。

教師讓學生拿出課前準備好的流線型機翼模型和長方體機翼模型，然后用嘴對著機翼模型前端細線的位置用力水平吹氣，看到流線型機翼模型向上“飛”了起來，而長方體機翼模型“飛”不起來。

通過對比實驗，學生認識到上凸下平的流線型機翼形狀是飛機升空的奧秘所在。

教師通過巧妙的問題設置一步步引導學生分析出飛機升空的原理。

然后教師順勢介紹鳥類翅膀與飛機機翼有著異曲同工之處，讓學生了解鳥在空中展翅滑翔不會墜落下來的原因。

6.學以致用，拓展延伸

運用所學知識解釋下列現象：

（1）乘客為什么必須站在安全線以外的地方候車，并分析我國第六次鐵路大提速所帶來的安全問題。

（2）“船吸”現象（舉例：1912年“豪客”號撞擊“奧林匹克”號的重大海難事故）。

（3）汽車尾部的氣流偏導器（運用逆向思維分析）。

7.回顧總結，梳理反思

學生回顧總結這節課所學的內容，暢談自己的收獲和感悟、困惑和疑問。

8.檢測評價

將檢測題以智力闖關的形式分梯度展現。第一關小試牛刀，設置4道基礎題；第二關智力比拼，設置4道難度稍大的題目。

9.布置作業

（1）查找“香蕉球”的奧秘，弄清它的物理道理。

（2）制作一個飛機模型，在操場上進行表演，比一比誰的模型飛機在空中飛行的時間最長。

【課堂精彩片段】

片段一：學生實驗，確立課題

師：請同學們來做一個小實驗——在倒置的漏斗口處放一個乒乓球，用手指托住乒乓球（如圖1），在不借助其他器材的情況下，移開手后要使乒乓球不掉下來，你能想出哪些辦法？小組同學討論出方案，并親自做實驗驗證一下。

學生立即行動起來，大部分小組的同學都馬上想到從上方的管口處用力吸氣的方法（如圖2），并且實驗成功。

生：老師，我們采用吸氣的方法可以使乒乓球掉不下來。

師：同學們頭腦很靈活，能解釋一下吸氣為什么能使乒乓球掉不下來嗎？

小組同學討論分析。

生：我們覺得這個道理跟用吸管喝飲料的道理相同，是大氣壓的作用。當用力吸氣時，乒乓球上方管子里的空氣被吸走一部分，氣壓減小，小于乒乓球下方的大氣壓，在大氣壓的作用下，克服了乒乓球的重力，使乒乓球掉不下來。

師：分析得很正確，就是這個原因。看來要想讓乒乓球掉不下來，必須設法使乒乓球上方的氣壓小于下方的氣壓。

生：是的。

師：除了吸氣這種方法之外，還有沒有小組想出別的方法？

有的小組搖搖頭，表示還沒找到別的方法，有的小組繼續思考討論，尋找其他方法。

過了一會兒，忽然第1小組的同學興奮地大叫：老師，我們又找到了一個方法，用力向下吹氣也行（如圖3）！說著，這個小組同學馬上演示了一遍，果真從上方管口處用力向下吹氣，乒乓球沒有掉落下來。

其他小組的同學顯得非常驚奇，紛紛議論：這怎么可能？不吹氣乒乓球由于重力都要下落，何況是用力向下吹氣，吹氣應該把乒乓球吹走才對呀？

我也佯裝驚奇：對呀，給我的感覺也是吹氣應該把乒乓球吹走才對，怎么反而好像被吸住了一樣呢？

這時第5小組的同學馬上質疑：我們剛才也試過吹氣，但是乒乓球掉落下來了，為什么你們組吹氣，乒乓球沒有掉落下來呢？真是奇怪。

第1小組的同學馬上解釋：那是因為你們吹氣的力度不夠，要使勁用力地向下吹氣，我們組一開始也是沒有用力吹，結果乒乓球掉落下來，后來我們無意間用力吹氣，乒乓球反而沒有掉落下來。

其他小組也紛紛按照第1小組同學說的那樣去做實驗，結果每個小組都獲得了成功，同學們互相鼓掌鼓勵，歡呼雀躍，十分高興。但是同學們心中的疑惑仍然存在，有些同學小聲嘀咕著：到底是怎么回事呢？

見學生思維的火花已經被點燃，我順勢引導，引出要探究的課題。

師：不吹氣時，乒乓球為什么會掉下來？

生：乒乓球受重力的作用。

師：下方不是有向上的大氣壓嗎？不能托住乒乓球嗎？

生：乒乓球上方也有向下的大氣壓，向上和向下的大氣壓相等，互相抵消了。

師：吹氣后，乒乓球不下落，這說明乒乓球上下的空氣壓強是否還相等？

生：不相等，上方的氣壓小于下方的氣壓。

師：不吹氣時上下氣壓相等，吹氣后上方的氣壓小于下方的氣壓，你覺得是什么原因導致空氣壓強發生了變化？

生：空氣流動起來了。

師：你認為空氣流動起來后，壓強會怎樣變化呢？

生：變小。吹氣時，乒乓球上方的空氣流動起來后壓強變小，乒乓球下方的空氣不流動，仍然等于外界大氣壓，這樣上方的空氣壓強小于下方的空氣壓強，產生向上的壓力差，就是這個向上的壓力差托住了乒乓球（如圖3）。

師：那為什么第5組同學也運用了吹氣的方法，乒乓球卻掉了下來呢？

生：這是因為他們吹氣的力度不夠，乒乓球上方的空氣流速不夠快，壓強不夠小，產生的向上的壓力差不夠大，無法克服乒乓球的重力，所以乒乓球就掉了下來。

師：也就是說，同學們認為氣體流速越快，壓強會越小，對嗎？

生：是的。

師：同學們分析得很好，但是僅憑剛才這一次實驗能下定論嗎？

生：不能，一次實驗可能存在偶然性，應多做一些實驗。

師：下面我們就把氣體壓強與流速的關系作為一個探究課題，通過實驗來驗證我們的猜想。

片段二：探究飛機升空的原理

師：剛上課時我們觀看了飛機起飛過程的錄像，同學們很想知道幾十噸重的飛機是如何飛上天的，其實奧秘就在飛機的機翼上。

多媒體課件展示各種飛機的圖片，學生欣賞圖片。

師：飛機的形狀雖然各種各樣，但是機翼的形狀是相似的。仔細觀察飛機機翼的形狀，你能說出機翼的形狀有什么特點嗎？

生：機翼的形狀上凸下平，呈流線型。

師：機翼的這種形狀為什么能讓飛機飛上天呢？為了弄清這個問題，下面先請同學們來做一個對比實驗。

師：請同學們拿出課前讓大家準備好的用紙做的流線型機翼模型（如圖4）和長方體機翼模型（如圖5），然后用嘴對著機翼模型前端細線的位置用力水平吹氣，看看你能觀察到什么現象。

學生興趣盎然地進行實驗，教師巡回指導，教給學生正確吹的方法。

生：我們看到流線型機翼模型向上“飛”了起來，而長方體機翼模型“飛”不起來。

師：看來上凸下平的流線型機翼形狀是飛機升空的奧秘所在。

師：為什么上凸下平的流線型機翼能讓飛機升空呢？多媒體課件展示四個問題：

（1）飛機向前飛行時，空氣相對于飛機向后運動，在相同的時間內，機翼上方氣流通過的路程與下方氣流通過的路程是否相同？

（2）機翼上下的空氣流速是否相同？

（3）機翼上下的空氣壓強是否相同？

（4）你能說出飛機升空的道理嗎？

請同學們根據大屏幕上的問題提示，嘗試自己探尋出飛機升空的原理。

小組同學分析討論、交流看法。

教師利用多媒體課件播放flash動畫講解飛機升空的原理（如圖6）：飛機飛行時，空氣相對飛機向后運動，氣流在機翼前方分開，在機翼末端會合。由于飛機的機翼的形狀是上凸下平，所以相同的時間內，機翼上方氣流走過的路程比下方長，空氣流速比下方大，由于流體流動時流速大的地方壓強小，所以機翼下方氣流的壓強比上方氣流的壓強大，上下的壓力差就產生了作用在機翼上的向上的升力，飛機就是在向上升力的作用下騰空而起的。

教師順勢將知識進一步拓展與延伸：人類發明了飛機，實現了飛天夢想，其實最初的靈感來自于鳥類的翅膀，可以說飛機的研制成功是仿生學的典型例子（多媒體課件展示一幅鳥類翅膀與飛機機翼的對比圖片（如圖7）。學生通過觀察圖片發現，飛機機翼的形狀和鳥類翅膀的形狀有著異曲同工之處，自然而然就明白了鳥在空中展翅滑翔時不會墜落下來的原因。

片段三：逆向思維，升華知識

師：隨著生活水平的提高，汽車現已成為我們生活中不可或缺的交通工具了，同學們注意觀察過它嗎？（多媒體課件展示一幅汽車的圖片（如圖8）汽車的車身外形有什么特點，使你想到它類似于什么的形狀？

生：汽車的車身外形類似于機翼，也是上凸下平，呈流線型。

師：為什么要設計成這種形狀？

生：減小風阻，提高速度，降低油耗。

師：這種外形設計會產生什么不利影響呢？請同學們來看老師做一個實驗。

教師演示實驗：用吹風機向靜止的、自制的汽車模型吹風，模擬汽車高速行駛時的情境，看到汽車向上“飛”了起來。

師：為什么流線型汽車在高速行駛時，會發飄呢？

生：因為汽車的車身外形類似于機翼，當汽車高速行駛時，會像機翼那樣受到向上升力的作用，使汽車對地面的壓力減小，所以發飄。

師：如果你是一位汽車設計師，你會給汽車安裝一個什么形狀的裝置來削弱這種不利影響？

生：給汽車安裝一個類似倒置的機翼形狀的裝置，這樣會受到一個向下的壓力差的作用，使汽車對地面的壓力增大，汽車就不會發飄了。

師：同學們很聰明，能運用逆向思維來解決這個問題，這個類似倒置的機翼形狀的裝置，學名叫氣流偏導器（如圖9），因為它通常加裝在汽車的尾部，我們也叫它尾翼。（多媒體課件展示幾款車不同造型的漂亮的尾翼圖片讓學生欣賞）

【專家點評】

課堂教學的主體是學生，教學活動的宗旨要素是喚醒潛能，開啟心智，放飛思想。通過多元互動的教學活動，激發學生主動感受、參與、體味和思考，在多向互動中表達、交流、質疑并創造，使學生在生動的活動情境中獲得心靈的滋養，能力的生成。初三這個年齡段的學生對感性的東西接受得比較快，喜歡有趣味性的課堂，特別是物理課，更需要一種直觀性的體驗與感受。本節課緊緊抓住了這一點，自始至終圍繞著趣味性、直觀性、可參與性，看、做、思、說，手腦并用，突出表現在以下方面：

1.素材引入，創設情境

本節課一開始，通過多媒體素材讓學生欣賞令人振奮的飛機起飛、卡洛斯的漂亮香蕉球、火車站的站臺黃色安全線，以此來調動學生的學習激情，激發學生的興趣，提出三種現象是否有聯系，是否遵循同樣規律而設置懸念，使學生一下子就進入“我要學習”的興奮狀態。

2.搭建平臺，互動探究

本節課的探究式教學方法和啟發式教法貫穿教學的始終，開始通過多媒體課件展示讓學生欣賞的同時設疑提出問題，繼而通過分小組實驗，只給器材，讓學生自己設計實驗，協作探究，上臺演示，解釋現象并得出結論，激發培養了學生的創新思維、動手能力和語言表達等素養，著力凸現學生的主體地位。本節課學生參與熱情高漲，探究積極主動，課堂發言踴躍，是一個“提出問題→研究問題→解決問題”的探究過程。學生在探究問題的過程中，不斷地感悟知識，聯系實際，獲得能力。教師為學生創造了寬松的氛圍、展現自我的舞臺，鼓勵并贊賞他們表述自己的觀點、思想、情感，體現了生動、主動、互動的課堂特色，教學效果顯著。

3.資源融合，高效實用

本節課積極進行了信息技術與學科課程的有效整合，動靜結合的資源素材切近生活、關注科技與社會，彰顯了物理課程的時代性、實用性，體現了教學形式、教學方法和教學手段的現代化。整節課多媒體應用、學生實驗探究、教師提問、回答點評等各個環節安排有序，是常規的課堂講解無法比擬的，其便利和教學效果是有目共睹的。

4.聯系實際，學以致用

聯系實際、學以致用是物理課程的突出特點，本節課不論是探究規律的過程，還是得出結論之后，始終圍繞著流速不同引起了壓力差這個知識要點，對課堂中的實驗現象、飛機升力、汽車尾翼等實際問題進行分析解釋，與課堂引入前呼后應。將比較復雜的香蕉球問題布置為課后思考及需要查閱資料解決的問題，使學生既有課堂學習有所收獲的喜悅，又帶著好奇與疑問進一步思考與自主學習，延續了求知欲望。

縱觀張老師的這節課，我們可以看出本節課很好地落實了“和諧高效、思維對話”型課堂所倡導的“以人為本，關愛學生；開放互動，情思交融；教學相長，和諧共生；科學有序，高效愉悅”的教學理念。張老師已經探索出一套適合物理課堂、行之有效的教學策略，做到將“和諧高效、思維對話”作為一種常態的思維方式在自己的課堂上揮灑自如、游刃有余，通過“講和諧、重高效、善思維、巧對話”來促進學生的全面發展，使學生成為一個會學習、會思考、會做事、會交往的高素質的現代人。

（作者單位：1.山東省煙臺第九中學 2.山東省煙臺市教育科學研究院）

（責任編輯：黃萬飛）