“液體的壓強(qiáng)”教學(xué)設(shè)計(jì)

摘要：液體壓強(qiáng)課堂教學(xué)中應(yīng)注重學(xué)生體驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)探究過程，著力構(gòu)建指向深度學(xué)習(xí)的初中教學(xué)物理變革研究，整個(gè)模塊流程既符合學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)，又緊扣物理學(xué)科邏輯，體現(xiàn)了深度學(xué)習(xí)背景下的教學(xué)設(shè)計(jì)思路，利于培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng).

關(guān)鍵詞：活動(dòng);體驗(yàn);深度學(xué)習(xí);單元備課

基金項(xiàng)目：江蘇省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃課題“指向深度學(xué)習(xí)的初中物理教學(xué)變革研究”（課題編號(hào)：D/2016/02/154）.

作者簡介：任曄（1973-），男，江蘇宜興人，本科，中學(xué)高級教師，研究方向：初中物理課堂教學(xué).

1教材分析

教材繼第八章力之后，第九章研究動(dòng)力、阻力的作用效果：改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，即研究力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系;第十章研究壓力的作用效果：改變物體的形狀，即研究壓強(qiáng)與浮力.

本章第一節(jié)為壓強(qiáng)，統(tǒng)領(lǐng)整章節(jié)，既提出壓強(qiáng)的概念，也為后續(xù)液體壓強(qiáng)與氣體壓強(qiáng)的研究提供壓強(qiáng)的判斷方法，即觀察物體的形變.本節(jié)為液體的壓強(qiáng)，屬于壓強(qiáng)概念的外延，不同于固體壓強(qiáng)，又與氣體壓強(qiáng)同屬流體，有著類似的研究方法，同時(shí)也為浮力產(chǎn)生的原因打下基礎(chǔ)，因此該節(jié)內(nèi)容承前啟后，既是對壓強(qiáng)的拓展，更是對浮力的鋪墊.

2學(xué)情分析

學(xué)生繼上一節(jié)學(xué)習(xí)完壓強(qiáng)后，已經(jīng)知道壓強(qiáng)表示壓力的作用效果，能使物體發(fā)生形變，因此液體壓強(qiáng)教學(xué)的展開應(yīng)該應(yīng)用壓力作用效果來分析液體壓強(qiáng)的存在與大小，同時(shí)學(xué)生在壓強(qiáng)的學(xué)習(xí)中知道壓強(qiáng)大小與壓力與受力面積有關(guān)，因此在探究液體壓強(qiáng)大小的影響因素中，需引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注液體壓強(qiáng)與固體壓強(qiáng)影響因素的不同，從而促進(jìn)學(xué)生利用液體壓強(qiáng)知識(shí)來解釋生活現(xiàn)象.

3設(shè)計(jì)思想

基于教材與學(xué)情分析，本節(jié)教學(xué)應(yīng)注重學(xué)生體驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)探究，加強(qiáng)物理與生活、社會(huì)的聯(lián)系，不僅注重探究結(jié)果，更要注重探究過程，著力構(gòu)建指向深度學(xué)習(xí)的初中教學(xué)物理變革研究課堂，為發(fā)展學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的全面發(fā)展提供素材和契機(jī).

本設(shè)計(jì)對教材進(jìn)行了分解、重組與優(yōu)化，把教材中體驗(yàn)液體壓強(qiáng)的存在分解為兩個(gè)模塊，包括體驗(yàn)第一模塊液體壓強(qiáng)存在、第二模塊液體壓強(qiáng)特點(diǎn)，結(jié)合第三模塊液體壓強(qiáng)大小與第四模塊的液體壓強(qiáng)的應(yīng)用，符合從深切體驗(yàn)到深入思考，再到深度探究，最終實(shí)現(xiàn)深刻發(fā)展.整個(gè)模塊流程既符合學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)，又緊扣物理學(xué)科邏輯，體現(xiàn)了深度學(xué)習(xí)背景下的教學(xué)設(shè)計(jì)思路，利于培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng).在最后的延伸與拓展中，通過體驗(yàn)活動(dòng)既對本課內(nèi)容進(jìn)行了歸理總結(jié)，又為下節(jié)課氣體壓強(qiáng)的教學(xué)埋下伏筆，以單元備課為教學(xué)設(shè)計(jì)思路，利于學(xué)生知識(shí)體系的構(gòu)建，利于學(xué)生學(xué)習(xí)能力的發(fā)展.

4教學(xué)目標(biāo)

（1）通過實(shí)驗(yàn)和觀察學(xué)生歸納出液體對容器側(cè)壁、底部和液體內(nèi)部都有壓強(qiáng);

（2）通過實(shí)驗(yàn)探究學(xué)生總結(jié)出影響液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小的因素;

（3）通過觀察和探究養(yǎng)成關(guān)注周圍現(xiàn)象的意識(shí)，能主動(dòng)參與探究，通過同伴合作，學(xué)會(huì)探究未知問題的方法，并能運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)解釋現(xiàn)象.

5教學(xué)流程

5.1第一模塊：體驗(yàn)液體壓強(qiáng)的存在——激疑激趣，深切體驗(yàn)

【歷史重現(xiàn)】模擬“帕斯卡裂桶”實(shí)驗(yàn)

通過歷史經(jīng)典實(shí)驗(yàn)重現(xiàn)，激發(fā)學(xué)生興趣，引發(fā)學(xué)生思考，通過指導(dǎo)學(xué)生觀察液體深度變化引起的橡皮膜變化，分析液體能產(chǎn)生壓強(qiáng)，從而提出本節(jié)課題：10.2液體的壓強(qiáng).

【活動(dòng)體驗(yàn)】用保鮮膜包裹住手伸入液體內(nèi)部（如圖1所示）

讓每個(gè)學(xué)生通過該體驗(yàn)活動(dòng)，感受液體壓強(qiáng)的存在，增強(qiáng)學(xué)生的真切體會(huì).

5.2第二模塊：液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)——方法遷移，深入思考

【遷移思考】回顧固體壓強(qiáng)，提出以下問題：

（1）容器對桌面有壓強(qiáng)，容器里的液體對杯底和側(cè)壁有壓強(qiáng)么？怎樣才能顯示液體壓強(qiáng)呢？

（2）液體對浸在其中的物體是否有壓強(qiáng)？

總結(jié)：通過橡皮膜的形變判斷壓強(qiáng)，這樣的物理方法為轉(zhuǎn)換法.

深度學(xué)習(xí)重在培養(yǎng)學(xué)生遷移與應(yīng)用能力，通過簡要回顧固體壓強(qiáng)，既幫助學(xué)生通過壓力的作用效果遷移學(xué)習(xí)液體壓強(qiáng)，也為對比液體壓強(qiáng)與固體壓強(qiáng)不同埋下伏筆.

【活動(dòng)體驗(yàn)】完成以下體驗(yàn)活動(dòng)（如圖2所示），根據(jù)橡皮膜形狀與手指感覺，說說液體壓強(qiáng)有什么特點(diǎn)？

總結(jié)：（1）液體對容器的底部和側(cè)壁都有壓強(qiáng).

（2）液體內(nèi)部向各個(gè)方向都有壓強(qiáng).

從學(xué)生體驗(yàn)到液體壓強(qiáng)的存在，現(xiàn)通過教材三個(gè)實(shí)驗(yàn)歸納出容器中液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)，既符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的特點(diǎn)，同時(shí)也體現(xiàn)物理學(xué)科邏輯層層深入的特色.

【追本溯源】結(jié)合固體壓強(qiáng)談?wù)勔后w壓強(qiáng)為何存在？又為什么有這樣的特點(diǎn)？

總結(jié)：（1）液體受重力 （2）液體還具有流動(dòng)性

根據(jù)高等教育中流體力學(xué)的知識(shí)可知，液體壓強(qiáng)源于液體被壓縮時(shí)表現(xiàn)出的彈力（液體壓縮時(shí)，分子間距減少，斥力迅速增大），而通常使液體受壓的外力主要包括表面力與重力，而液體的流動(dòng)性使得液體內(nèi)同一點(diǎn)的壓強(qiáng)在各個(gè)方向上大小相等.鑒于初中階段學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)，結(jié)合固體壓強(qiáng)，因此把液體壓強(qiáng)成因與特點(diǎn)簡單歸因?yàn)橹亓εc流動(dòng)性.

【承上啟下】展示自制教具（如圖3所示），學(xué)生上臺(tái)演示，談?wù)剬?shí)驗(yàn)現(xiàn)象.

問題鏈：（1）橡皮膜凹陷原因是什么？

（2）凹陷的方向意味著什么？

（3）凹陷程度不同又是什么原因？

通過自制教具與問題鏈促進(jìn)學(xué)生思考，既對液體壓強(qiáng)特點(diǎn)總結(jié)，又引發(fā)學(xué)生對液體壓強(qiáng)大小的疑惑，更體現(xiàn)出科學(xué)探究中層層遞進(jìn)的物理學(xué)科思維.

5.3第三模塊：液體壓強(qiáng)的大小——小組合作，深度探究

【提出問題】液體壓強(qiáng)的大小與什么因素有關(guān)？

【猜測假設(shè)】請學(xué)生說說猜想與依據(jù)，并予以高度贊賞.

預(yù)設(shè)：深度——游泳時(shí)潛泳時(shí)越深越難呼吸

方向——向上凸起的橡皮膜形變程度更厲害

密度——相同體積液體密度大，重力越大

受力面積——根據(jù)固體壓強(qiáng)可知與受力面積有關(guān)

生成：……

【分析歸理】 老師通過歸類、演繹、推理、演示等多種方法排除部分無關(guān)因素

教師既要鼓勵(lì)學(xué)生大膽猜測，同時(shí)也引導(dǎo)學(xué)生通過科學(xué)思維進(jìn)行排除部分無關(guān)因素，更需要通過實(shí)驗(yàn)小心求證.通過該生成性的活動(dòng)環(huán)節(jié)，展示出包括科學(xué)思維，科學(xué)探究等物理學(xué)科特色，為培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)奠定基礎(chǔ).

【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】

（1）實(shí)驗(yàn)應(yīng)采取什么研究方法？——控制變量法

（2）如何更精確反映液體壓強(qiáng)呢？——壓強(qiáng)計(jì)的結(jié)構(gòu)（如圖4所示）壓強(qiáng)計(jì)的使用方法.

（3）實(shí)驗(yàn)步驟（如圖5所示）

【合作探究】→【得出結(jié)論】

總結(jié)：同種液體內(nèi)部，深度越深，壓強(qiáng)越大.同一深度，液體密度越大，壓強(qiáng)越大.同種液體同一深度向各個(gè)方向壓強(qiáng)相等.

【分析評價(jià)】實(shí)驗(yàn)中你有什么新的發(fā)現(xiàn)？遇到了什么樣的問題？

科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究是物理教學(xué)的核心，以小組合作的形式進(jìn)行科學(xué)探究，既利于學(xué)生在合作中通過生生評價(jià)獲得能力的提高，也利于教師在對探究活動(dòng)評價(jià)中發(fā)現(xiàn)問題，從而促進(jìn)學(xué)生的深入探究與主動(dòng)參與的欲望.

5.4第四模塊：液體壓強(qiáng)現(xiàn)象的解釋與應(yīng)用——學(xué)以致用，深刻發(fā)展

（1）如圖，A、B、C是三個(gè)圓柱形容器（如圖6所示），分別裝有水或酒精.B和C兩容器的底面積相同，且其中的液體深度也相同.你能比較ABC容器底部所受壓強(qiáng)的大小么？

（2）請根據(jù)液體壓強(qiáng)特點(diǎn)，在圖7側(cè)方框中設(shè)計(jì)并畫出攔河水壩的橫截面形狀？說說設(shè)計(jì)理由？

（3）閱讀以下資料，從液體壓強(qiáng)角度談?wù)勎覈灾餮邪l(fā)的“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器為什么被稱為“大國重器”？

【資料】2012年6月中國自主研發(fā)的“蛟龍?zhí)枴陛d人深潛器（如圖8所示），在馬里亞納海溝創(chuàng)造了下潛7062米的中國載人深潛紀(jì)錄.“蛟龍?zhí)枴保L、寬、高分別是8.2米、3.0米與3.4米，空重不超過22噸，最大荷載是240公斤，最大速度為每小時(shí)25海里，巡航每小時(shí)1海里，理論上它的工作范圍可覆蓋全球99.8%海洋區(qū)域.

結(jié)合課本www內(nèi)容，設(shè)計(jì)第四模塊是對液體壓強(qiáng)知識(shí)的應(yīng)用與升華，其中對學(xué)生關(guān)鍵能力的培養(yǎng)逐層遞進(jìn).題1為對實(shí)驗(yàn)結(jié)論與控制變量法的運(yùn)用;題2通過設(shè)計(jì)大壩橫截面形狀，培養(yǎng)學(xué)生評價(jià)、創(chuàng)造等高階思維能力;題3結(jié)合壓強(qiáng)與國之重器“蛟龍?zhí)枴埃鰪?qiáng)了學(xué)生愛國主義情感，激發(fā)了物理學(xué)習(xí)的熱情.

5.5歸理與總結(jié)

總結(jié)本節(jié)課的內(nèi)容，談?wù)勀氵@節(jié)課的收獲：

物理知識(shí)：……

科學(xué)方法：……

通過引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)，幫助學(xué)生建立知識(shí)結(jié)構(gòu)體系，促進(jìn)學(xué)生元認(rèn)知能力的發(fā)展，符合核心素養(yǎng)發(fā)展的基本要求.

5.6延伸與拓展

如圖9所示，在瓶中注滿水.若在a、b、c處各扎一個(gè)小孔，你會(huì)看見什么現(xiàn)象？如果擰上蓋子，又會(huì)發(fā)現(xiàn)什么現(xiàn)象？

以學(xué)生體驗(yàn)活動(dòng)作為本課教學(xué)的結(jié)束，既是對本節(jié)課教學(xué)的總結(jié)，又是對氣體壓強(qiáng)教學(xué)的設(shè)疑開始，符合單元備課設(shè)計(jì)的思路，有利于學(xué)生的不斷學(xué)習(xí)與發(fā)展.

參考文獻(xiàn)：

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