劉道闊

摘要：氣體和液體都可以流動(dòng)，統(tǒng)稱為流體.實(shí)驗(yàn)證明，流體壓強(qiáng)大小和流體的流速有直接關(guān)系，那么實(shí)驗(yàn)?zāi)芊癯晒Φ难菔?、全面的證明結(jié)論、直觀的展現(xiàn)給學(xué)生，對(duì)于教學(xué)效果有著極大的影響.而當(dāng)前初中物理教材中流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)存在不足，本文針對(duì)流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)提出建議.

關(guān)鍵詞：流體壓強(qiáng);流速;實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

理解流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系，并會(huì)用其解釋生活中的相關(guān)現(xiàn)象，形成正確的物理觀念和物理思維.學(xué)生經(jīng)歷知識(shí)發(fā)現(xiàn)的過(guò)程，降低學(xué)生學(xué)習(xí)難度，學(xué)會(huì)觀察簡(jiǎn)單的物理現(xiàn)象，分析歸納物理規(guī)律，掌握一定的科學(xué)探究方法.在初中物理的教育教學(xué)中，引入探究性學(xué)習(xí)對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性的調(diào)動(dòng)和教學(xué)效果有著十分顯著的作用.對(duì)于物理學(xué)中一些定理的引入和講解，一般可以通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行論證，這樣獲得的教學(xué)效果好，能夠幫助學(xué)生深入理解物理規(guī)律.所以演示實(shí)驗(yàn)的重要性不言而喻，演示實(shí)驗(yàn)?zāi)芊袢娴姆从澄锢硪?guī)律、能否準(zhǔn)確的把物理規(guī)律所呈現(xiàn)出的現(xiàn)象直觀的展示出來(lái)就顯得尤為重要.初中流體壓強(qiáng)與流速實(shí)驗(yàn)這一節(jié)，需要通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)來(lái)幫助學(xué)生理解它們的關(guān)系，因此實(shí)驗(yàn)的有效演示和設(shè)計(jì)具有一定的研究?jī)r(jià)值.

1 流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系實(shí)驗(yàn)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(jí)下冊(cè)第九章第四節(jié)，站在整本教材的高度上，第九章壓強(qiáng)以液體壓強(qiáng)和大氣壓強(qiáng)為基礎(chǔ)，環(huán)環(huán)相扣、層層遞進(jìn)，而且下一章浮力的學(xué)習(xí)思路又與本節(jié)相似，因此，這節(jié)課對(duì)后面浮力的學(xué)習(xí)有著較強(qiáng)的鋪墊作用.同時(shí)本章內(nèi)容與生產(chǎn)生活聯(lián)系密切，通過(guò)學(xué)習(xí)學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解釋生活中的相關(guān)現(xiàn)象，流體壓強(qiáng)和流速關(guān)系是本節(jié)課的重難點(diǎn)，本節(jié)的教學(xué)過(guò)程主要以實(shí)驗(yàn)為主，通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來(lái)引出流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系的規(guī)律，所以實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)關(guān)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(xué)重點(diǎn)是：理解流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系，并能運(yùn)用其解釋生活中的相關(guān)現(xiàn)象.對(duì)于八年級(jí)的學(xué)生而言，學(xué)好學(xué)透本節(jié)課并不容易，通過(guò)之前的學(xué)習(xí)，學(xué)生頭腦中已經(jīng)具備一定的知識(shí)基礎(chǔ)，這為本節(jié)課的學(xué)習(xí)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(zhuǎn)化的過(guò)渡期，缺乏對(duì)問(wèn)題的深入思考，因此本節(jié)課通過(guò)學(xué)生觀看演示實(shí)驗(yàn)，從現(xiàn)象人手，逐步實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)踐的相互轉(zhuǎn)化.

1.2 不足之處

在教材的設(shè)計(jì)方面，新教材中對(duì)于流體壓強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)只演示了氣體壓強(qiáng)和流速關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，缺少對(duì)液體壓強(qiáng)與流速關(guān)系的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，對(duì)于后面浮力學(xué)習(xí)的鋪墊作用不強(qiáng).另外，既然流體包括液體和氣體，教材中缺少了液體壓強(qiáng)與流速的研究，很顯然影響學(xué)生對(duì)流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系形成完整的認(rèn)知，不免有學(xué)生會(huì)發(fā)出質(zhì)疑，影響學(xué)生的知識(shí)體系建立.

在實(shí)驗(yàn)實(shí)施方面，學(xué)生對(duì)于直觀認(rèn)識(shí)的實(shí)驗(yàn)了解相對(duì)較少，而且通過(guò)現(xiàn)有的教學(xué)研究顯示：目前對(duì)于流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面，學(xué)校中一般難以展開(kāi)，一些有條件的學(xué)校比較傾向于利用多媒體進(jìn)行教學(xué)，多媒體雖然能夠直觀再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，但是它的能見(jiàn)度和趣味性較低，學(xué)生缺乏直觀體驗(yàn)，所以導(dǎo)致教學(xué)效果不佳，對(duì)學(xué)生的思維沖擊力不強(qiáng).

2 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的設(shè)計(jì)

通過(guò)教材分析，不難看出教材設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面所存在的缺陷，實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方向?yàn)樵O(shè)計(jì)有液體壓強(qiáng)與流速關(guān)系的實(shí)驗(yàn)證明，同時(shí)要保證實(shí)驗(yàn)的可操作性和直觀性，能夠幫助學(xué)生體驗(yàn).從教材上看，在提供的兩張紙中間吹氣，觀察兩張紙的運(yùn)動(dòng)方向，實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單而且成功率高，可以讓全班同學(xué)動(dòng)手操作.但在硬幣上面吹氣使硬幣跳過(guò)木塊的實(shí)驗(yàn)操作難度較大、成功率低，如圖1所示.具體的改進(jìn)措施如下：

2.1 改進(jìn)吹硬幣實(shí)驗(yàn)

教材上的嘴吹硬幣實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單便捷，但是成功率不高.由于硬幣的質(zhì)量相對(duì)較大，向上的升力很難將硬幣抬起來(lái)，而且如果吹氣力度較大，很容易誤讓學(xué)生認(rèn)為是因?yàn)榇禋獾耐屏Γ褂矌盘^(guò)了前面的木塊.具體改進(jìn)如下：

（1）實(shí)驗(yàn)器材：一張A4紙片、打氣筒

（2）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

如圖2所示，將一張A4紙對(duì)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(wèn)：若向前吹白紙片，白紙片會(huì)有什么樣的現(xiàn)象？一部分同學(xué)可能會(huì)說(shuō)白紙片會(huì)被吹走，有部分的同學(xué)認(rèn)為白紙片被吹倒.讓學(xué)生動(dòng)手操作，發(fā)現(xiàn)用嘴吹向白紙片下面的空間，白紙片沒(méi)有被吹翻并且放置的更加牢固.實(shí)驗(yàn)說(shuō)明：當(dāng)用嘴吹出氣流通過(guò)白紙片下面的空隙時(shí)，空隙部分的流速要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于白紙片上面的氣體流速，所以白紙片下方的氣壓遠(yuǎn)小于白紙片上方的氣壓，白紙片不但不會(huì)翻轉(zhuǎn)或者被吹倒，同時(shí)還會(huì)更加牢固的放置在桌面上.

（3）實(shí)驗(yàn)總結(jié)

該實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單并且成本較低，學(xué)生可在課堂上予以論證，有助于學(xué)生直觀了解氣體壓強(qiáng)與流速之間的關(guān)系.但是當(dāng)學(xué)生吹A(chǔ)4紙的時(shí)候如果沒(méi)有直接吹下方的空隙部分，而是對(duì)下面整體吹氣，可能會(huì)因?yàn)闅怏w的推動(dòng)而整體向前運(yùn)動(dòng)，這時(shí)老師可以用打氣筒來(lái)進(jìn)行控制變量，保證氣體是從下方的空隙部分流過(guò)，從而A4紙就會(huì)牢固的置于桌面上，有效的證明了氣體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系.

2.2 引入液體壓強(qiáng)與流速關(guān)系實(shí)驗(yàn)

對(duì)于液體壓強(qiáng)與流速關(guān)系的實(shí)驗(yàn)引入，筆者設(shè)計(jì)以下兩個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行論證.

實(shí)驗(yàn)一

（1）實(shí)驗(yàn)器材：漏斗、足量的水、乒乓球

（2）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

如圖3所示，取一個(gè)漏斗，保證其開(kāi)口大的一端能夠融入乒乓球，將漏斗小口的一端對(duì)準(zhǔn)水龍頭，打開(kāi)閥門并在漏斗開(kāi)口大的一端放入乒乓球，可以發(fā)現(xiàn)在水龍頭沒(méi)有打開(kāi)的時(shí)候，乒乓球并不會(huì)吸入漏斗;但是將水龍頭打開(kāi)以后，乒乓球會(huì)主動(dòng)吸入開(kāi)口大的一端，并且能夠持續(xù)5秒以上，在具體操作過(guò)程中，教師可以借助教室內(nèi)的飲水機(jī)或是準(zhǔn)備足量的水，保證水持續(xù)的流入.

（3）實(shí)驗(yàn)總結(jié)

此實(shí)驗(yàn)是對(duì)教材上利用漏斗吹乒乓球?qū)嶒?yàn)的改進(jìn).通過(guò)嘗試，雖然最后乒乓球因重力和水流的沖擊掉下來(lái)，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(qiáng)小，導(dǎo)致了乒乓球上端所受到的壓強(qiáng)變小，而被吸入了漏斗內(nèi).

實(shí)驗(yàn)二

（1）實(shí)驗(yàn)器材：兩張A4紙片、塑料桿、水槽、注射器

（2）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

已有實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是將紙船放在水面上，通過(guò)改變水流的流速來(lái)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(chǎng)地的影響，平面上的距離變化并不能讓全體學(xué)生觀察清楚.

如圖5所示，實(shí)驗(yàn)改為采用兩個(gè)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(guò)改變水流流速來(lái)觀察兩張紙片的距離變化情況.可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)有水流注入時(shí)，兩張紙片會(huì)向內(nèi)靠攏，而且也可以通過(guò)改變注射水流的流速大小，來(lái)觀察兩張紙片距離大小的變化情況.不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)注射的水流流速越大時(shí)，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?yàn)槭艿降膲毫Σ钭兇?，可知壓?qiáng)差變大，而紙面外側(cè)的液體壓強(qiáng)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(dǎo)致紙內(nèi)側(cè)的壓強(qiáng)減小，而且發(fā)現(xiàn)水流流速越快，壓強(qiáng)減小的越明顯，即可以得到液體壓強(qiáng)與流速間的關(guān)系.

（3）實(shí)驗(yàn)總結(jié)

該實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單易行、現(xiàn)象明顯，同時(shí)該實(shí)驗(yàn)與在兩張紙中間吹氣的驗(yàn)證氣體壓強(qiáng)與流速關(guān)系的實(shí)驗(yàn)相對(duì)應(yīng)，現(xiàn)象亦類似l，只是控制了紙中間流過(guò)的是液體或是氣體這一變量.實(shí)驗(yàn)類比能夠有效的幫助學(xué)生進(jìn)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(jié)

深刻理解流體壓強(qiáng)與流速兩者之間的關(guān)系，需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行直觀全面的論證，教材中的引入實(shí)驗(yàn)應(yīng)當(dāng)予以改進(jìn)，改為成功率較高的實(shí)驗(yàn)以增加說(shuō)服力，并通過(guò)增加液體壓強(qiáng)與流速關(guān)系的實(shí)驗(yàn)來(lái)全方位的證明結(jié)論，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和探索欲望.

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