“流体压强与流速的关系”教学设计

胡珍珠 贺建东

课型

新授课

课时

课时

年级

8年级

设计理念

作为以实验为基础的学科，科学实验是科学课程教学中的重要环节，既能巩固科学知识，验证科学结论，又能培养学生的科学态度和科学精神。因此，教学活动中，教师应以学生为主体，选择贴近生活的实验，丰富课堂教学，为新课程增添时代的源泉和生活的活力，激发学生的求知欲，活化科学课堂教学，促使学生由书本知识向实践能力转化，促进学生的全面发展。

本节课以从生活走向科学，从科学走向社会的理念为中心，教师以问题展开式教学推动课堂进程，使学生逐步从感性认识上升到理性认识，培养学生主动探究的能力，做到以学生为主体，把课堂交给学生。本堂课所有结论均通过演示实验或实验探究得出，在过程中引导学生观察实验现象，分析实验结果，帮助学生理解流体压强与流速间的关系及应用;把生活、科学、社会有机结合起来，让科学教学源于生活、实践于生活，引导学生运用科学知识解释生产生活，并不断超越生活。

教材分析

“流体压强与流速的关系”是浙教版《科学》课本8 年级上册第2 章第3 节第3 课时的内容。这节内容放在大气压强之后作为拓展和必要补充，是对气体和液体压强的进一步学习。

气体压强和液体压强之所以存在，其中1 个重要原因是它们具有流动性，即可以产生一定的流速。本节课的主要内容是探究流体压强与流速的关系，加深学生对气体压强和液体压强的理解。由“流体的流速越大，压强越小”造成的现象在日常生活中经常见到，课程根据初中生求知欲强的特点，利用实验探究和模型展示，激发学生思考，探究物理规律，认识生活中的常见现象及背后的科学原理，学会应用科学知识解决实际问题。

学情分析

知识基础

学生已经学习了与压强相关的知识，知道了气体压强与液体压强产生的原因，对静止时气体压强和液体压强的特点有一定的了解，知道了压强与力的关系，这些知识有利于本节课的学习;生活中有许多关于流速与压强的例子，学生看到这些现象无法进行解释，不知道流体压强与流速的关系。

学习能力

本节课的教学对象是8 年级学生，他们具有一定的科学探索精神，具备一定的观察能力、逻辑思维能力和分析归纳能力，但对于物理知识的理解与运用仍停留在感性认识上，抽象思维能力较弱，很难将流体压强与流速关联起来，需要教师重点引导。

学习心理

8年级学生好奇心较强，喜欢思考，对一些奇怪的现象容易产生兴趣，有较强的探索欲和求知欲，且对实验的趣味性要求较高，要求教师对实验不断进行改良和创新，让实验更富趣味性。

教学目标

知识与技能

知道流体的概念，以及流体压强与流速间的关系。

了解并能解释生活中与流体压强相关的现象。

过程与方法

通过观察和实验，认识并归纳流体压强与流速的关系。

通过实验，让学生学会运用归纳、类比、逆向思维等方法，培养学生观察、猜想、科学推理的能力。

面对现实生活中流速与压强现象，学生能运用所学知识进行分析和解释。

情感态度与价值观

观察因流体压强差产生的现象，感受大自然的神奇，激发好奇心和求知欲。

通过对地铁安全线等现象的解释，提高安全常识。

感受科学的实用性，增强学习科学的成就感。

教学重难点

通过实验探究获得流体压强与流速的关系;运用流体压强与流速的关系解释日常生活中的现象

教学方法

教的方法主要包括讲授法、探究式教学法、启发式教学法和直观演示教学法;学的方法主要包括实验探究法、合作交流法和自主学习法。最终达到教学相长的效果。

材料准备

多媒体课件，A4 纸张，1 个吹风机，1 架自制纸飞機，“彩屑飞舞”教具（包含弧形软管和轻质彩屑纸屑），“乒乓赛跑”教具（3根透明水管、3 个乒乓球），“小小瓶盖水中游”教具（包含细线、1 个50 mL 针筒、1 个装水容器和2个塑料瓶盖），自制液体流速装置（10 mL、20 mL、50 mL 针筒各1 个，3 根透明吸管，1 个塑料瓶）。

教学流程

环节一： 流体飞机， 蓄势待发——创设情境，引入课题（3 分钟）

创设情境 今天老师给同学们带来了1 架神奇的飞机——“流体号”飞机，老师可以在不接触“流体号”飞机的情况下让它上升，请同学们仔细观察，并思考其中的原因。

教师活动 进行演示实验，将提前制作好的“流体号”飞机置于讲台上，并用吹风机吹动飞机上方，发现飞机向上升起（图1）。提出问题：“流体号”飞机为什么可以上升？

学生答案预设 大气压使“流体号”飞机向上升起。

教师引导 大气压如何让“流体号”飞机上升，这中间发生了什么？带着这个问题，开启航行探秘之旅。

教师提问 同学们是不是很好奇这架飞机为什么叫“流体号”，同学们知道流体是什么吗？

学生答案预设 流动的液体。

教师引导，学生思考 教师逐步引导学生，激发学生思考，完善流体的概念。

板书 流体= 液体+ 气体。

设计意图 运用操作简单、现象明显的实验导入，符合学生知识基础;设疑不解疑，能激发学生的好奇心和求知欲，营造良好的课堂氛围;“流体号”飞机的引入，可较为自然地引出流体的概念。在后面的学习中，教师将逐步引导学生了解“流体号”飞机上升的真正原因，做到首尾呼应式教学。

环节二： 风起云涌， 彩屑飞舞——科学推理，提出猜想（10 分钟）教师活动 进行演示实验，将提前制作好的“彩屑飞舞”教具置于讲台上，用吹风机在弧形管的一端沿管口水平吹动气流（图2）。

提出问题：彩色纸屑会从哪个管口飞出来？为什么可以飞出来？联系“流体号”飞机起飞的原因，小组讨论提出猜想。

学生讨论交流 可能出现的困难：不能把流速与压强、压强与力、力与运动状态联系起来。

教师启发追问 ①彩色纸屑从静止到运动，老师改变了什么？ ②吹风机吹风会影响什么？ ③周围空气运动了，为什么彩色纸屑就飞出来了？ ④受力大和受力小还能说明问题吗？⑤猜想一下空气流速与压强之间的关系。

学生答案预设 ①用吹风机吹动了弧形管的一侧。②吹风机周围的空气也跟着流动起来。③受到了力的影响：弧形管口受力较小，弧形管内受力较大。④由公式P =F /S可知：弧形管口受力小，说明该部位压强相对较小。⑤空气流速越大，压强越小。

板书 流速越大，压强越小。

设计意图 采用彩色纸屑，现象明显，效果突出，能够吸引学生的注意力。通过层层设问，引导学生把运动与力、力与压强、压强与流速联系起来，最后猜想出空气流速与压强间的关系;教会学生用科学推理的方式分析问题，同时强调分析得出的结果只是初步结论或猜想，要通过大量实验验证才能得出最终的结论。

环节三： 妙趣横生， 大开眼界——实验探究，得出结论（12 分钟）实验活动1 让同桌2 人进行实验，1 人将2 张A4 纸垂直平行放置，另1 人用嘴往纸张中间吹气，观察现象。然后，教师利用提前制作好的教具，将2 根钢管旋转平行靠近，使2 张A4 纸平行向下垂放，纸间保持一定空隙（图3），用吹风机向2 张纸间缓缓吹动空气，会发现2 张纸慢慢靠近（图4）。引导学生认识到该现象印证了前面的猜想。

实验活动2 将3 根透明水管用玻璃胶固定，且在每根水管中放置1 个乒乓球（图5）。实验开始前将3 个乒乓球推至同一边的相同位置，再用吹风机在另一边吹风（图6），观察3 个乒乓球的运动情况。

提出问题：3 个乒乓球为什么会这样运动？能否得到其他新的结论？

学生答案预设 空气流速越大，压强越小;流速越小，压强越大。最上方乒乓球离吹风机最近，因此空气流速最大，压强最小，所以乒乓球运动最快;越往下空气流速越小，压强变大，乒乓球运动速度变慢。

教师提问 我们已经知道气体流速与压强之间存在着关系：气体流速越大，压强越小;气体流速越小，压强越大。大家可以尝试分析“流体号”飞机上升的原因吗？

学生答案预设 由于吹风机的作用，“流体号”飞机上方气体流速较大，压强较小，下方还是原来的大气压，出现压强差，所以“流体号”飞机上升。

设计意图 实验活动1 中吹风机的气流可以持续吹出，实验现象能持续呈现，生动直观，便于学生持续观察，比起教材中一口气吹纸片现象仅能维持瞬间的实验更为生动。传统教学中，大多数教师所进行的实验仅验证了气体流速越大，压强越小，而忽略了气体流速越小，压强越大这一结论的验证，极具趣味性的实验活动2 直观验证了气体压强与流速之间的关系。此外，引导学生利用气体流速与压强的关系解释“流体号”飞机上升的原因，做到首尾呼应。

环节四：高低相吸，水之芳华——知识迁移，巩固提升（12 分钟）教师提问 流体除了气体之外还有液体，请大家猜想一下：液体的流速与压强间有什么关系呢？

学生答案预设 应该和气体一样，流速越大，压强越小;流速越小，压强越大。

实验活动1 在水槽中加入适量水，再将2 个相同大小的瓶盖置于水槽两端（图7），此时瓶盖在水中处于竖直向上状态，然后用针筒向2 个瓶盖中加水。

教师提问 用针筒向2 个瓶盖中加水时，2 个瓶盖将做什么运动呢？

学生答案预设 2 个瓶盖逐渐靠近（图8）。

实验活动2 在提前制作好的教具中注入适量红色的水，把出水口用夹子夹住，此时3 根水柱水位高度一致，表明相同深度的压强相同，之后拿下出水口的夹子，观察现象。

教师提问 3 根水柱里的水位不一样高，这是为什么呢，同学们尝试分析一下原因。

学生答案预设 处在横截面大、水流速度慢处的水柱水位相对高一些，说明流速慢的位置压强相对大，處在横截面小、水流速度快处的水柱水位相对低低一些，说明水流速度快的位置压强相对小，也就是说，在液体中，流速大的地方压强小。

板书 流速越小，压强越大。

设计意图 从气体入手，引导学生推导出液体流速与压强间的关系。通过一系列趣味实验验证猜想，形成最终的探究结论。整个实验探究活动培养了学生的学习迁移能力和解决实际问题能力。

环节五： 科学生活， 生活科学——学以致用，加深理解（8 分钟）教师提问 坐地铁或者火车时，会看到一条黄色警戒线（图9），能用所学知识分析为什么要设置这条线吗？

学生答案预设 当列车运动时会带动周围空气流动起来，黄线以内压强较小，黄线以外为大气压强，如果越过黄色警戒线，人很可能被吸过去。

教师引导 越过黄线很危险，希望同学们能够遵守交通规则。

新闻解读 1912 年，当时世界最大的远洋轮之一“奥林匹克号”

正在大海上航行，离它100 米左右的地方，有一艘比它小很多的铁甲巡洋舰“豪克号”与它平行疾驶，突然“豪克号”冲向“奥林匹克号”，最终两船相撞（图10）。提出问题：为何正常行驶的2 艘船会相撞？

学生答案预设 当2 艘船接近平行行驶时，两船之间的水被挤在一起，水相对船的流速比外部大，压强比外部小，所以外部压强较大的水就把2 艘船挤在一起了。

作业布置 作业本练习题;寻找生活中其他体现流体压强与流速关系的实例，并尝试解释原理。

设计意图 首先，选用地铁安全线的例子可提高学生的安全意识;其次，由于生活中与液体流速规律有关的现象并不常见，为了加深学生理解，加入两船相撞的新闻，通过对新闻的解读，让学生感受到科学知识与生活的联系，体会科学知识的价值，增强用科学知识解决实际问题的意识。

板书设计 见图11。

教学评价

由3 部分组成，见图12。

教学流程图见图13。