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初中科学课程标准(2011年版)之完结篇
发布时间:2019-07-11
 



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二、教学案例

案例3  探究液体内部压强的特点

       科学探究过程涉及若干环节或要素,因为这些环节之间的关联性和可变的顺序性决定了过程的多样性。如何在课堂探究教学设计中,既参照这些环节要素教给学生探究的思路和方法又不使探究形式化,力求体现探究的本质特征,这是介绍本案例的意旨。


                                         图1

Q1

液体内部有没有压强?例如,把一个立方体放在水中(如图1),水对立方体的各个面是否有压强?

小兰

水对立方体向下有压强,向侧面有压强,向上没有压强。

小明

水对立方体各个面都有压强。

有什么经验支持你们的猜想?潜入游泳池水中时感受到水的压力:皮肤、耳膜感受到压力,有胸闷感等。

解惑

验证

怎样用实验验证你们的猜想?例如,用图2(a)的实验可以验证液体对容器底部有压强,那么,怎样验证液体对立方体下表面有向上的压强?讨论,实验,再交流和解释观察到的现象(可根据具体条件选用下面的演示实验):


1 把下端蒙有橡皮膜的玻璃筒插入水中,可以看到橡皮膜向上凸出,如图2(b)。

2 把下端有卡片的玻璃筒插入水中,可以看到水把卡片托住。

3  把底面钻有小孔的透明塑料瓶插入水中,可以看到水从小孔向上喷出。

4 把侧面钻有小孔的透明塑料瓶插入水中,可以看到水从侧面小孔向瓶内喷出。


Q2

液体内部压强有什么特点?

液体内部压强的大小可能与哪些因素有关?你是怎样思考的?

学生1

因为液体内部各方向都有压强,所以我猜想压强的大小与方向有关。

在图2(b)的实验中,我发现玻璃筒插入水中越深,橡皮膜向上凸出越明显,因此我认为液体压强与所在液体内部的深度有关。

学生2

学生3

因为液体产生压强与液体重力有关,而其重力与液体的密度有关,因此我认为液体压强与液体的密度有关。

实验验证


观察液体压强计的装置。用手指压液体压强计的橡皮膜,压力越大,U形管两侧的液面差越大。

讨论实验方案:如何检验液体内部压强与深度、方向和液体密度的关系?

实验,并记录数据。

1.在水中实验,保持金属盒所在深度不变,改变金属盒橡皮膜的方向,观测U形管两侧液面的高度差。

2.在水中实验,改变金属盒所在的深度,观测U形管两侧液面的高度差。

3.在盐水中重复上述实验步骤。

交流讨论


从数据分析可知:对同一液体,液体内部压强在同一深度,各个方向的压强相等;随深度的增加而增大。液体内部压强与液体的密度有关,液体的密度越大,压强越大。对此结论有无疑惑?

学生1:我认为液体的压强应当与液重有关,液体重力越大,压强越大。但在结论中却没有反映这一因素。难道与液重无关吗?

这个问题提得非常好。我们怎样来检验液体压强是否与液重有关呢?

如果用一端蒙有橡皮膜的玻璃筒加水来实验(图2),随着注水深度的增大,可以显示液体的压强增大,但影响压强增大的原因可以说是深度增大,也可以说是液重变大。怎样才能做出正确的判断呢?

将实验装置改造一下,使得保持水量相同而深度不同,或者保持深度相同而水量不同,就可以进行检验了。

按图3的装置演示实验,显示了深度是决定液体内部压强的因素而不是液重。

案例评析

       这是一个通过物理实验认识物理规律的课堂教学案例,它围绕探究液体内部压强展开。整个的探究过程比较自然,并关注体现科学探究的一些本质特征。例如,探究的问题由液体内部有没有压强到影响液体内部压强大小的因素有哪些,通过实例把问题具体化,在探求解决问题的思考中引发思维冲突,使之转化为学生自己的问题。再如,在引导学生做出猜想时,不是简单地陈述自己的猜想,有的要求学生陈述支持猜想的生活经验,有的要求学生陈述自己是怎样思考的。从而让学生理解做出合理猜想、假设的要求。又如,对相同的事实现象(橡皮膜向下凸出)就可以有两种不同的解释,因此需要用新的证据做出判断和进一步论证,这些都有利于学生理解科学探究中事实证据与解释的关系。该案例还关注学习实验设计的科学方法,如控制变量的方法、运用简单器材构思巧妙实验方法等。案例体现了教师在探究教学中积极的引导作用。

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