“液体的压强”实验创新设计

(江苏省南京市大厂区九龙中学，江苏 南京 210048)

液体的压强是一个比较抽象、难于理解、却又非常重要的概念.学生对液体的压强缺乏直观感受，感性经验较少，所以学生很难理解.为了使学生对液体的压强有直观的印象，亲密感受液体的压强，从而更好地理解液体的压强，笔者在本节课的教学设计中，创新设计了多个关于液体压强的实验，对实验装置进行了改进，取得了较好的教学效果.

1 体验液体压强的存在

(1)常规实验

如图1所示，向底部蒙有橡皮膜的瓶子中装水，观察橡皮膜的变化.如图2所示，向侧壁蒙有橡皮膜的瓶子中装水，观察橡皮膜的变化.

图1

图2

(2)创新实验1

利用矿泉水瓶自制教具，如图3所示，将水倒入水平方向扎了四个小孔的矿泉水瓶中，现水从四个高度相同的小孔中射出.如图4所示，将水装入竖直扎了三个孔的瓶中，发现水从三个小孔中射出，且孔的深度越深，水射出的速度越大.

图3

图4

(3)创新实验2

将一气球扎在玻璃管的尾部，并在玻璃管中装入适量的红水(红水可以使实验的效果更明显)，再将此装置缓慢地放入水中，如图5所示，发现玻璃管中的液面在缓慢上升.

图5

(4)创新实验3

图6

将一个盖子上扎了洞的矿泉水瓶子用力按入水中，如图6所示，发现水从底部的小孔中向上冒.

(5)创新实验4

手上套上一个保鲜袋，再将手伸入水中，感觉到手被保鲜袋紧紧地挤压.

2 压强计的改进

(1)在利用压强计探究液体的压强与方向的关系时，只需要控制探头的深度不变，改变橡皮膜的方向即可.所以这一实验内容成功的关键在于如何控制探头的深度.

常规做法是：用手提着压强计的金属杆或者用两只手夹着金属杆，想办法控制住手不动，可是很难做到.

笔者的改进方案是：用小夹子将金属杆固定到容器壁上，这样可以控制深度.改变深度时通过松开夹子进行调整.

(2)在探究液体的压强与深度的关系时，要使用压强计探究不同深度处液体的压强(例如深度为6cm和12cm)，如何保证探头与水面的距离正好达到规定的数值呢？

常规做法是：使用一把刻度尺，量取水面到到探头的距离，分别为6cm和12cm.由于压强计探头的深度改变时，水面的高度在不停地变化，很难确保探头的深度到所需要的数值，学生操作起来非常困难.

笔者的改进方案是：如图7所示，事先在压强计的金属杆上做好标记，使得一个标记到探头的距离为6cm，另一个标记到探头的距离为12cm，实验时当水面与其中一个标记重合时，就能确保探头的深度保持不变(如图8)，操作比较方便.

图7

图8

3 总结与反思

实验是物理学习的灵魂，是激发学生学习兴趣的最佳载体.如何在现有的条件下对物理实验不断地进行创新？是教师感到棘手的问题.结合本节课的教学，笔者认为可从以下几个方面进行突破.

(1)利用身边的材料自制实验器材做实验

在体验液体压强的实验中，请同学们选择生活中的物品自制器材，设计实验，体验液体压强的存在.有学生创造性地利用了矿泉水瓶，通过向扎有两个小孔的矿泉水瓶中注入水，他们体验到液体对容器壁有压强，而且通过水流的速度大小的比较，对液体压强与深度的关系有了直观的了解.

液体内部的压强是不容易看出来，有学生通过向一端扎有气球的玻璃管中注入红水，再放入水中观察玻璃管中液柱高度的变化，发现玻璃管中液柱上升得非常明显，实验取得成功，这个设计体现了学生的创新能力.

保鲜袋这个最为平常、最不起眼的物品也被学生拿过来做实验，手上套上保鲜袋，插入水中，感到水在挤压着手，而且手越往下，被挤压的感觉越强烈，这也体现了学生的创新能力.

平时应让学生广泛收集生活中的一些原料、器材，这样做不仅能避免教学的枯燥乏味，更能激发学生的学习兴趣，培养创新能力；既能弥补课堂实验器材的不足，又能培养自己良好的生活习惯，更能为自己做实验创造良好的条件.

(2)降低实验的难度 寻求创新点

找出液体压强的规律是教学的重点与难点，然而压强计使用的成功与否对这个内容的理解起到了关键的作用.小夹子的使用使压强计的金属杆被固定住，控制住了深度，降低了实验的难度.另外，在压强计的金属杆上事先做好的两个标记，对于保证探头与水面的距离正好达到规定的数值起到了关键的作用.本节课取得的良好教学效果与这两个创新有很大的关系.

(3)鼓励学生自主探究，培养学生的创新能力

“液体的压强”是一节重要的探究实验课，但在实际教学中，有的教师却不敢放手让学生去主动探究，而是替学生设计好实验步骤，甚至做成演示实验.学生成了旁观者，没有直接参与，不利于其创新能力的培养.笔者让学生在操作中“创作”，例如学生利用保鲜袋体验液体内部的压强，就让笔者感到惊喜.不同学生对同一实验有不同的思路，有着创新的设计和方法.虽然这中间可能只有几种方法更科学，质量更高，但只要是正确的，都应该肯定，这一切增强了学生的学习积极性，提高了他们的创新能力.