神奇的液壓千斤頂-液體壓強的應用

“神奇的液壓千斤頂”——液體壓強的應用教師：張家港市梁豐初級中學沈芙蓮團隊：張家港市梁豐初級中

學物理教研組蘇科版八年級物理上冊第十章《壓強和浮力》課標和教材分析01實驗設計思路02實驗器材03實驗教學目標04實驗教學流程和創(chuàng)新05目錄CONTENTS實驗教學效果與反思0601課標和教材分析

2022年版物理課程標準提出了義務教育物理課程要與小學科學和高中物理課程相銜接。提出“以主題為線索，構建課程結構”的理念，注重“知行合一、學以致用”。

新增的“跨學科實踐主題”，側重體現(xiàn)物理學與日常生活、工程實踐、社會發(fā)展等方面的聯(lián)系，在此過程中，我們發(fā)展學生跨學科運用知識的能力、分析和解決問題的綜合能力、動手操作的實踐能力，培養(yǎng)學生認真積極的學習態(tài)度和樂于實踐敢于創(chuàng)新的精神。01課標和教材分析

初中有關于帕斯卡定律的內容目前只在滬科版教材中提到了，但不包含實驗探究。

高中物理教材中沒有涉及帕斯卡定律，往往將帕斯卡定律作為補充知識直接告知學生。教材出現(xiàn)了初高中銜接上的真空。本節(jié)課以“神奇的液壓千斤頂”為主題，開展工程實踐方面的跨學科實踐學習，主要涉及以下五個環(huán)節(jié)：05

實踐評價

改良液壓千斤頂，了解液壓千斤頂?shù)膶嶋H應用，制作液壓傳動的科技作品等。02科學探究

.研究密閉液體傳遞壓力和壓強的規(guī)律。03高階認知

密閉液體能大小不變的傳遞壓強；密閉液體傳遞的壓力可以變大也可以變小，取決于受力面積之比。04建立觀念

通過活動，了解帕斯卡定律。神奇的液壓千斤頂01驅動性問題

.液壓千斤頂為什么可以輕松的頂起重物？02實驗設計思路03實驗器材“四兩撥千斤”裝置透明放大版千斤頂模型“針筒比力”裝置改良液壓千斤頂帕斯卡定律演示儀04實驗教學目標1.通過觀察和體驗，認識液壓千斤頂?shù)膶嶋H作用及其內部結構；2.通過實驗探究，知道液體能大小不變地傳遞壓強，知道液體傳遞的壓力的大小與受力面積有關；3.通過觀察和手工制作，了解液壓傳動裝置在生活和工程中的實際應用。物理觀念目標011.通過對液壓千斤頂透明模型的觀察和使用，學會用物理模型分析物理問題，發(fā)展模型構建思維的能力；2.通過針筒比力、帕斯卡定律實驗探究，發(fā)展推理和概括能力，3.通過設計千斤頂?shù)幕顒?，發(fā)展觀察力、創(chuàng)造力和解決問題的能力。科學思維目標02通過針筒比力、帕斯卡定律實驗探究，總結得出帕斯卡定律，發(fā)展基于證據(jù)得出結論并作出解釋的能力?？茖W探究目標031.在探究液體傳遞壓力和壓強規(guī)律的過程中，形成嚴謹認真、實事求是、持之以恒的科學態(tài)度；2.通過了解液壓傳動裝置在工程中的實際使用情況，懂得創(chuàng)新始于實踐，培養(yǎng)對工程技術的興趣，體會物理學對工程技術發(fā)展的促進作用，激發(fā)社會責任感?？茖W態(tài)度與責任目標0405實驗教學流程和創(chuàng)新

實驗1“四兩撥千斤”實驗

通過創(chuàng)設情境，讓學生最直觀感受到液壓千斤頂?shù)纳衿?，瞬間勾起學習興趣。05實驗教學流程和創(chuàng)新

要研究機械的原理，需要先了解它的結構。學生通過對放大版透明模型的觀察和使用，培養(yǎng)用“物理模型分析物理問題”的意識，發(fā)展思維能力。實驗2觀察和使用液壓千斤頂模型05實驗教學流程和創(chuàng)新

實驗3“針筒比力”

第1步，定性研究：推小活塞的一方總是勝利，說明液體對大小活塞的力可能不相等。

第2步，定量研究，用指針式推拉力計分別推動大小活塞做勻速直線運動，測量出大小活塞受到液體壓力的大小。05實驗教學流程和創(chuàng)新

完整裝置圖

實驗4帕斯卡定律演示儀1.向透明容器中加滿水05實驗教學流程和創(chuàng)新

實驗4帕斯卡定律演示儀2.形成密閉的液體系統(tǒng)：針筒與透明容器連接3.探究液體能否傳遞壓強：推動活塞，觀察U形管左右液面高度差的變化05實驗教學流程和創(chuàng)新

實驗4帕斯卡定律演示儀

4.將壓強計重新“調零”：取下橡皮管重新安裝

5.探究液體傳遞的壓強大小是否相等：

再次推動活塞，觀察U形管左右液面高度差的變化

05實驗教學流程和創(chuàng)新

實驗4帕斯卡定律演示儀

通過解釋“針筒比力”實驗，推導帕斯卡定律的公式，加深對知識的理解，發(fā)展學生科學思維能力。05實驗教學流程和創(chuàng)新

實驗5改良液壓千斤頂

通過“問題串”引導學生理清設計液壓千斤頂?shù)乃悸?。問題1：“只要松手頂起的重物就會落下，該怎么辦？“05實驗教學流程和創(chuàng)新

實驗5改良液壓千斤頂

通過“問題串”引導學生理清設計液壓千斤頂?shù)乃悸?。問題2：“重物被頂起的高度不夠，該怎么辦？“05實驗教學流程和創(chuàng)新

實驗5改良液壓千斤頂

通過“問題串”引導學生理清設計液壓千斤頂?shù)乃悸贰栴}2：“重物被頂起的高度不夠，該怎么辦？“05實驗教學流程和創(chuàng)新

實驗5改良液壓千斤

通過“問題串”引導學生理清設計液壓千斤頂?shù)乃悸贰栴}3：“頂起的重物要落下，該怎么辦？“05實驗教學流程和創(chuàng)新

實驗5改良液壓千斤頂

問題1：“只要松手頂起的重物就會落下，該怎么辦？“問題2：“重物被頂起的高度不夠，該怎么辦？“問題3：“頂起的重物要落下，該怎么辦？““問題串”引導學生運用學科概念和工具，解決真實情境中的問題，學習“像學科工程師一樣思考與行動”。05實驗教學流程和創(chuàng)新

實踐與評價

視頻

圖片

05實驗教學流程和創(chuàng)新

實踐與評價

動手組裝簡易液壓傳動裝置并進行調試，體驗學習成功的快樂。05實驗教學流程和創(chuàng)新

引導學生進行積極的討論、交流、實驗、反思和評價，評價的過程包含學生自評和組內互評，評價的內容包含課堂評價和跨學科實踐評價。

實踐與評價課堂評價評價內容評價標準自評組員1組員2組員3組員4組員51.提出問題2分：能提出具體的且有價值的問題，可以通過科學探究來尋找答案。

1分：能提出有價值的問題，但表述上有欠缺。

2.實驗操作2分：能按照討論的實驗方案，有明確的操作，動手參與實驗，實驗操作無誤。

1分：能根據(jù)分工較好的完成實驗操作。

3.根據(jù)實驗現(xiàn)象分析獲得結論2分：能分析大部分實驗數(shù)據(jù)及現(xiàn)象并據(jù)此得出正確的實驗結論。

1分：正確記錄、分析大部分實驗數(shù)據(jù)，結論有微小錯誤，無原則性錯誤。

跨學科實踐評價1.實驗分析評價的體會與收獲2分：能真實的表達此次實驗的體會，并且有對此類活動的想法、評價，有建設性建議。

1分：有對此次實驗的體會與對此類活動的評價。

2.完成實踐性作業(yè)2分：會運用多學科知識和跨學科思維分析問題，能提出合理可操作的方案。

1分：會運用多學科知識和跨學科思維分析問題，但不能提出可操作的方案。

05實驗教學流程和創(chuàng)新

帕斯卡定律演示儀可以直觀的將液壓千斤創(chuàng)新實驗：帕斯卡定律演示儀三個壓強計”可調零“：且橡皮膜所在深度和方向都不相同，可直接的反映不同位置液體壓強的變化量。透明容器壁厚，不易形變：密閉容器厚度為1.5cm高透明亞克力板材制作，大大減小了由于容器被擠壓形變對實驗的影響。纏繞成彈簧狀的銅絲：被安裝在橡膠管與玻璃管的連接處，防止橡膠管彎折，使氣體的通過更加順暢。05實驗教學流程和創(chuàng)新

帕斯卡定律演示儀可以直觀的將液壓千斤加裝顏色深淺不同的水：當給液體增加壓強時，學生能夠觀察到到液體被壓進容器內的現(xiàn)象，。安裝金屬盒壓強計可用于定量研究：在透明容器頂部安裝金屬盒壓強計，能直接顯示出液體壓強大小的變化量。創(chuàng)新實驗：帕斯卡定律演示儀06實驗教學效果與反思帕斯卡定律演示儀的組裝和調試比較復雜。帕斯卡定律演示儀包含零部件多，實驗器材的組裝和調試比較復雜，后期可以改進，使其精簡化，提高學生對實驗裝置設計和組裝的參與度，節(jié)約課堂的時間。探究教學以問題解決為導向，具有任務驅動特質，探究行為對學生能力的培養(yǎng)具有層遞性。以問題的解決過程為線索設計方案，將跨學科實踐的課題分解為五個驅動型任務，靈活運用了討論法、探究法、演示法等教學方法，滲透了模型法、聯(lián)想法、對比法、