流体压强与流速的关系

福建省晋江市华侨中学　　曹庆标

【教学目标】

通过实验探究，初步了解流体的压强与流速的关系。

课程理念的渗透和学生个性的培养：

通过参与从生活走向物理科学探究活动，学习制订简单的科学探究计划和实验方案，观察物理现象，能简单描述所观察物理现象的主要特征，归纳简单的科学规律。让学生真切地感受到科学的真实性，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理，使学生产生强烈的求知欲，乐于参与观察、实验等科学实践活动，初步体验探索问题时的喜悦，领略它的美妙与和谐。

【教学方式】

小组合作实验探究、班级师生交流。

【教学用具】

1. 教师用具

教师自制的如图（1）所示的演示器、漏斗、乒乓球、自制的CAI课件

2. 学生用具

乒乓球两个、小木条两根、饮料吸管一支、大号注射器一支、水槽一个、两只塑料小船、一杯水、一根中间切开（未断）折成直角的饮料吸管、两张纸。

【教学过程】

一、新课引入

科学探究要素：提出问题并对问题的成因提出猜想

学习方法：从实验观察中发现与物理学有关的问题，尝试根据经验对问题的成因提出猜想。

图1

师：同学们，请先看一个实验，如图1所示，我打开阀门A，关闭阀门B，让红色的水流入管径粗细不同的透明塑料管，请注意观察三支小竖管中水柱的高度。你观察到什么？

学生回答。

师：请看如果我打开阀门B，可以看到什么现象？

学生回答。

师：这时请看三支小竖管中水柱的高度是否相同？

学生回答。

师：你看高度发现什么特点呢？

学生回答。

师：根据学过的连通器原理，当水不流动时，各容器的液面总保持相平。如今当水流动时，小管中水柱的高度却不相同，说明水平管中的深度也就不相同。根据液体的压强公式p=ρgh ，也就是说各个粗细管中水的压强就不相同。同学们猜一猜，想一想，这个不相同可能会跟什么有关系呢？

学生回答。

师：同学们，请继续看另一个实验，如图2所示，我把乒乓球放在伸平的手掌上，并把乒乓球放在翻转的漏斗中，请看（说完，松开手掌），看到了什么现象？

图2

学生回答。

师：我用嘴通过漏斗向下吹气，同时放开手。又看到了什么现象？

学生回答。

师：乒乓球为什么在漏斗下方不会掉下来，我们分析看看，乒乓球能在漏斗下方不会掉下来，由物体的平衡条件可知，竖直方向除了受到重力以外，一定还受到一个向上的压力。未吹气时没有这个现象，当吹气之后才产生这种现象，同学们再猜一猜，想一想，这个压力可能会跟什么有关系呢？

学生回答。

师：吹气就是气体在流动，那么你们认为与气体的流动有关，是吧？

学生回答。

师：液体和气体，它们一个共同的特点是：都具有流动性，统称为流体。两个实验的共同之处是，流体在运动时才导致现象的产生。且我们已猜测流体流动可能与流体的压强存在有某种关系。那么，这可能是什么关系呢？

学生回答。

师：我们猜想这种关系无非存在两种情况：

一种是流体在流速大的地方压强大，在流速小的地方压强小；另一种是流体在流速大的地方压强反而小，在流速小的地方压强反而大。究竟哪一种猜想是正确的呢？下面我们将通过实验的方法进行探究。

二、新课教学

科学探究要素：制定计划与设计实验

学习方法：明确探究目的，给定一些器材，由学生选择并设计实验方案，经历实验的过程，来探究流体的流速与压强的关系。

师：好，我们今天就来研究流体的流动速度与压强的关系。同学们的桌子上有乒乓球两个，小木条两根，饮料吸管一支，大号注射器一支，装满水的水槽一个，两只塑料小船，一杯水，一根中间切开（未断）折成直角的饮料吸管，两张纸等器材。自由选择器材，做一到二组实验。

这里提示你们，我们可以用嘴吹气产生气流，用注射器喷射水产生水流，通过一些物体的运动状况来分析判断压强大小的变化。

这里提供几个参考实验装置，请看大屏幕，如图3所示。同学也可以自己设计别的实验方案。

图3

科学探究要素：进行实验与收集证据

学习方法：通过观察和实验，记录有关实验现象。

师：现在我们的研究活动以小组进行，请大家在小组内积极地讨论、研究方案，积极地用眼睛去观察、用大脑去思考，并把你们发现的问题记录下来，然后全班交流。看看在实验中能发现些什么？集体的力量是巨大的，看看哪一小组做得最好？

（学生开始实验、探究、讨论，教师巡视各组的实验情况）

科学探究要素：分析与论证

学习方法：分析物理现象，进行简单的推断，归纳出科学的规律。

师：你们的实验完成了吗？

学生回答。

师：下面我们进行全班交流，把你所看到的，所想的说出来与大家交流，就按顺序来进行，好不好？声音要大些，那么，第一组开始吧。

估计学生会回答到的几个情况：

（1）我们这一小组选择老师提供的实验装置第三个图，选择用大号注射器一支，装满水的水槽一个，两只塑料小船，作为实验器材，用注射器向漂浮在水面上的两只小船间喷射水流，可观察到两只船向中间靠近。

（2）我们这一小组选择老师提供的实验装置第一个图，把两个乒乓球放在两根小木条上，相对靠近一些，用一支饮料吸管向它们中间吹气，两个乒乓球互相靠近。

（3）我们这一小组选择老师提供的实验装置第二个图，我们选择在两张纸中间吹气，结果看到两张纸不但没有被吹开反而互向中间靠近。

（4）我们这一小组选择老师提供的实验装置第四个图，我们把一根中间切开（未断）折成直角的饮料吸管，一端插入水中，向管中间吹气，我们可看到水雾从切口处喷出。我们认为管中间被我们吹气，因此切口处压力变小，底下的大气压就会产生一个力把水往中间压。因此，我们也认为：流体在流速大的地方压强反而小，在流速小的地方压强反而大。

……

师：好，非常好！还有没有不按照大屏幕上的实验方案，而设计其他实验方案呢？

师：好，因气流具有不可见性，并且流体不容易任意控制，我们结合同学分析的现象，采用CAI课件对实验现象进行分析。

（操作CAI课件）

师：综上所述，我们可以得出结论：流体在流速大的地方压强小，在流速小的地方压强大。

科学探究要素：评估、交流

师：我们一起对上述实验方案进行评估和交流。

第一、看看实验方法是否存在缺陷，是否需要改进；

第二、是否还有其他实验方案也可以实现实验目的；

第三、利用其他比较简单的实验器材是否也能说明问题等。

并作为同学们的家庭作业。

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