流體壓強與流速關系教學的改進

劉道闊

摘要：氣體和液體都可以流動，統(tǒng)稱為流體.實驗證明，流體壓強大小和流體的流速有直接關系，那么實驗能否成功的演示、全面的證明結論、直觀的展現(xiàn)給學生，對于教學效果有著極大的影響.而當前初中物理教材中流體壓強與流速關系的實驗設計存在不足，本文針對流體壓強與流速關系的實驗改進提出建議.

關鍵詞：流體壓強;流速;實驗改進

理解流體壓強與流速的關系，并會用其解釋生活中的相關現(xiàn)象，形成正確的物理觀念和物理思維.學生經(jīng)歷知識發(fā)現(xiàn)的過程，降低學生學習難度，學會觀察簡單的物理現(xiàn)象，分析歸納物理規(guī)律，掌握一定的科學探究方法.在初中物理的教育教學中，引入探究性學習對于學生的學習積極性的調(diào)動和教學效果有著十分顯著的作用.對于物理學中一些定理的引入和講解，一般可以通過演示實驗來進行論證，這樣獲得的教學效果好，能夠幫助學生深入理解物理規(guī)律.所以演示實驗的重要性不言而喻，演示實驗能否全面的反映物理規(guī)律、能否準確的把物理規(guī)律所呈現(xiàn)出的現(xiàn)象直觀的展示出來就顯得尤為重要.初中流體壓強與流速實驗這一節(jié)，需要通過演示實驗來幫助學生理解它們的關系，因此實驗的有效演示和設計具有一定的研究價值.

1 流體壓強與流速關系實驗的教材分析

1.1 教材的地位

本節(jié)課選自人教版初中物理八年級下冊第九章第四節(jié)，站在整本教材的高度上，第九章壓強以液體壓強和大氣壓強為基礎，環(huán)環(huán)相扣、層層遞進，而且下一章浮力的學習思路又與本節(jié)相似，因此，這節(jié)課對后面浮力的學習有著較強的鋪墊作用.同時本章內(nèi)容與生產(chǎn)生活聯(lián)系密切，通過學習學生能夠運用所學知識解釋生活中的相關現(xiàn)象，流體壓強和流速關系是本節(jié)課的重難點，本節(jié)的教學過程主要以實驗為主，通過實驗現(xiàn)象來引出流體壓強與流速關系的規(guī)律，所以實驗設計關乎到本節(jié)課的成功與否.

根據(jù)以上教材分析，筆者確定的教學重點是：理解流體壓強與流速的關系，并能運用其解釋生活中的相關現(xiàn)象.對于八年級的學生而言，學好學透本節(jié)課并不容易，通過之前的學習，學生頭腦中已經(jīng)具備一定的知識基礎，這為本節(jié)課的學習提供了很大程度上的幫助;但是由于初中生的思維處于由形象思維向抽象思維轉化的過渡期，缺乏對問題的深入思考，因此本節(jié)課通過學生觀看演示實驗，從現(xiàn)象人手，逐步實現(xiàn)理論和實踐的相互轉化.

1.2 不足之處

在教材的設計方面，新教材中對于流體壓強的實驗設計只演示了氣體壓強和流速關系的實驗，缺少對液體壓強與流速關系的實驗設計，對于后面浮力學習的鋪墊作用不強.另外，既然流體包括液體和氣體，教材中缺少了液體壓強與流速的研究，很顯然影響學生對流體壓強與流速關系形成完整的認知，不免有學生會發(fā)出質(zhì)疑，影響學生的知識體系建立.

在實驗實施方面，學生對于直觀認識的實驗了解相對較少，而且通過現(xiàn)有的教學研究顯示：目前對于流體壓強與流速關系的實驗設計方面，學校中一般難以展開，一些有條件的學校比較傾向于利用多媒體進行教學，多媒體雖然能夠直觀再現(xiàn)實驗現(xiàn)象，但是它的能見度和趣味性較低，學生缺乏直觀體驗，所以導致教學效果不佳，對學生的思維沖擊力不強.

2 實驗改進的設計

通過教材分析，不難看出教材設計和實驗設計方面所存在的缺陷，實驗改進方向為設計有液體壓強與流速關系的實驗證明，同時要保證實驗的可操作性和直觀性，能夠幫助學生體驗.從教材上看，在提供的兩張紙中間吹氣，觀察兩張紙的運動方向，實驗操作簡單而且成功率高，可以讓全班同學動手操作.但在硬幣上面吹氣使硬幣跳過木塊的實驗操作難度較大、成功率低，如圖1所示.具體的改進措施如下：

2.1 改進吹硬幣實驗

教材上的嘴吹硬幣實驗操作簡單便捷，但是成功率不高.由于硬幣的質(zhì)量相對較大，向上的升力很難將硬幣抬起來，而且如果吹氣力度較大，很容易誤讓學生認為是因為吹氣的推力，使硬幣跳過了前面的木塊.具體改進如下：

（1）實驗器材：一張A4紙片、打氣筒

（2）實驗設計

如圖2所示，將一張A4紙對折，呈塔形放置在桌面上，折疊后的白紙片兩部分之間的夾角在60度左右，教師提問：若向前吹白紙片，白紙片會有什么樣的現(xiàn)象？一部分同學可能會說白紙片會被吹走，有部分的同學認為白紙片被吹倒.讓學生動手操作，發(fā)現(xiàn)用嘴吹向白紙片下面的空間，白紙片沒有被吹翻并且放置的更加牢固.實驗說明：當用嘴吹出氣流通過白紙片下面的空隙時，空隙部分的流速要遠遠大于白紙片上面的氣體流速，所以白紙片下方的氣壓遠小于白紙片上方的氣壓，白紙片不但不會翻轉或者被吹倒，同時還會更加牢固的放置在桌面上.

（3）實驗總結

該實驗操作簡單并且成本較低，學生可在課堂上予以論證，有助于學生直觀了解氣體壓強與流速之間的關系.但是當學生吹A4紙的時候如果沒有直接吹下方的空隙部分，而是對下面整體吹氣，可能會因為氣體的推動而整體向前運動，這時老師可以用打氣筒來進行控制變量，保證氣體是從下方的空隙部分流過，從而A4紙就會牢固的置于桌面上，有效的證明了氣體壓強與流速的關系.

2.2 引入液體壓強與流速關系實驗

對于液體壓強與流速關系的實驗引入，筆者設計以下兩個實驗進行論證.

實驗一

（1）實驗器材：漏斗、足量的水、乒乓球

（2）實驗設計

如圖3所示，取一個漏斗，保證其開口大的一端能夠融入乒乓球，將漏斗小口的一端對準水龍頭，打開閥門并在漏斗開口大的一端放入乒乓球，可以發(fā)現(xiàn)在水龍頭沒有打開的時候，乒乓球并不會吸入漏斗;但是將水龍頭打開以后，乒乓球會主動吸入開口大的一端，并且能夠持續(xù)5秒以上，在具體操作過程中，教師可以借助教室內(nèi)的飲水機或是準備足量的水，保證水持續(xù)的流入.

（3）實驗總結

此實驗是對教材上利用漏斗吹乒乓球實驗的改進.通過嘗試，雖然最后乒乓球因重力和水流的沖擊掉下來，但是可以保證乒乓球被吸住5秒以上，現(xiàn)象足夠直觀并且易操作.液體流速大、壓強小，導致了乒乓球上端所受到的壓強變小，而被吸入了漏斗內(nèi).

實驗二

（1）實驗器材：兩張A4紙片、塑料桿、水槽、注射器

（2）實驗設計

已有實驗設計是將紙船放在水面上，通過改變水流的流速來觀察兩船只距離變化的情況，如圖4所示.然而紙船由于其重力較小，不穩(wěn)定，而且受到了教室場地的影響，平面上的距離變化并不能讓全體學生觀察清楚.

如圖5所示，實驗改為采用兩個塑料桿吊起A4紙片，架在水槽上方，讓A4紙浸入水中并保持一定距離，在兩張紙片中間注射水流，通過改變水流流速來觀察兩張紙片的距離變化情況.可以發(fā)現(xiàn)，當有水流注入時，兩張紙片會向內(nèi)靠攏，而且也可以通過改變注射水流的流速大小，來觀察兩張紙片距離大小的變化情況.不難發(fā)現(xiàn)，當注射的水流流速越大時，兩張紙片的距離越近，靠近的程度越高.兩張紙的距離靠近是因為受到的壓力差變大，可知壓強差變大，而紙面外側的液體壓強不變，兩張紙中間部分由于注射水流使水流速度加快的原因而導致紙內(nèi)側的壓強減小，而且發(fā)現(xiàn)水流流速越快，壓強減小的越明顯，即可以得到液體壓強與流速間的關系.

（3）實驗總結

該實驗簡單易行、現(xiàn)象明顯，同時該實驗與在兩張紙中間吹氣的驗證氣體壓強與流速關系的實驗相對應，現(xiàn)象亦類似l，只是控制了紙中間流過的是液體或是氣體這一變量.實驗類比能夠有效的幫助學生進行類比記憶，更好的理解氣體和液體都屬于流體的概念.

3 總結

深刻理解流體壓強與流速兩者之間的關系，需要通過實驗來進行直觀全面的論證，教材中的引入實驗應當予以改進，改為成功率較高的實驗以增加說服力，并通過增加液體壓強與流速關系的實驗來全方位的證明結論，提高學生的動手能力和探索欲望.

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