空气炮探究设计

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1、初中物理课外探究实验课——神奇的空气炮刘欣（西安市西电中学陕西710077）一、教学思路通过学生日常生活中喜爱的卡通形象——哆啦A梦引入新课，通过演示实验将动画片中的空气炮展现在学生眼前，让学生感受空气炮的神奇威力。在创设出的真实情景中，引导学生探究影响空气炮威力因素及其作用机理，并做出相应的假设猜想。随后，学生通过亲自动手制作空气炮，利用控制变量的实验探究方法对这一问题进行探究。本课程将实验探究与教师讲授结合，让学生掌握空气炮作用机理同时了解其在生活中的运用。在课堂中，学生亲自动手，实验探究培养学生科学思维；教师寓教于乐，科学设计激发学生学习兴趣。二、教学目的1.知识与技能：感受空气炮威

2、力，了解其作用机理，掌握波在运动中传递能量。2.方法与途径：课上指导学生制作空气炮，并通过实验探究影响空气炮威力因素，课下鼓励学生利用实验结论，制作威力更大的空气炮。3.情感与评价：举例说明空气炮在实际生活中的应用培养学生热爱科学，体验物理之美的情感。4.现代教育技术：视频演示与实验演示相结合，为学生营造丰富的物理学期情境。三、教学分析：1.教学内容分析本节讲述空气具有能量及其应用。让学生了解空气能量的来源是冲击波向前运动传递能量，为以后讲机械波及动能方面打下基础。重点是“空气炮的制作运用”，难点“认识空气能量大小及影响其大小的因素”2.学生情况分析通过平时观看的动画作品，大多数学生对空气

3、炮有较为直观的认识，但其深层原理学生并不了解，这样便于将讲授内容与学生原有经验结合。3.教学方式通过学生喜爱的卡通形象引入新课，激发学生学习兴趣；利用演示实验创建物理情景，帮助学生了解物理现象；采用科学探究的方式，引导学生探究影响空气炮威力的因素；建立理论联系生活的观念，拓展学生生活视野。四、教学准备课前收集国内外视频，查找论文研究实验原理，结合学生学龄特点在教学中插入动画片断，实验器材选自生活，已获得可重复利用，降低学生动手成本，满足课堂要求同时，利于课下开展。五、教学过程课堂引入（5分钟左右）视频：播放动画片《哆啦A梦》片断（如图1所示），主人公大雄多次使用了哆啦A梦给他的威力巨大的武

4、器——空气炮。图1师：同学们，哆啦A梦这个角色相信大都很熟悉，它总是能从口袋里变出各种各样神奇的宝贝帮助它的主人度过难关。那么刚才视频中我们看到大雄拿的是什么东西啊？生：哆啦A梦空气炮。（与学生日常生活紧密联系，学生能轻松回答出问题）师：很好，看来同学们对这个动画片都很了解。那么那个同学能给大家说一说，这个空气炮有什么作用？生：主人公在遇到危险时，将空气炮套在手臂上，它能在远距离发射出威力巨大的空气炮弹，击倒对方。师：这位同学描述地非常好，不知道大家心里有没有这样的疑惑，平时看不见摸不到的空气，真的会有这么大威力么？是动画片在异想天开还是其中有我们不知道的奥妙呢？今天，老师将动画中的空气炮

5、带到了教室里，让我们一起去探究神奇的空气炮。演示实验（10分钟左右）从讲台下拿出准备好的大型空气炮，给同学展示。图2师：这个是老师给大家带来的空气炮。虽然它外形上与动画片中有些差异，但是它也能像动画片中的空气炮一样，产生巨大威力。口说无凭，接下来我将进行三组演示实验，让大家切实感受空气炮的威力（如图3）。1、大型空气炮灭蜡烛将10根燃烧的蜡烛以10厘米为间隔依次排开（如图3所示），将大纸箱放置在蜡烛延长线上，距离第一根蜡烛大约1米位置处，纸箱的圆形开口对准蜡烛最高点。实验开始前，请同学们在纸箱位置吹蜡烛，观察吹灭的蜡烛根数。然后进行实验，用力击打纸箱，一排蜡烛应声熄灭。前后对比，让学生体验

6、到空气炮产生的巨大威力。图32、空气炮“吹倒”易拉罐将6个易拉罐叠落成三角形桥（如图4所示），利用相同的纸箱对准易拉罐发出空气炮弹，纸箱与易拉罐之间的距离让学生自定。实验过程中，让距离不断增加，观察纸箱发出的空气炮弹是否能够击倒易拉罐，不断创造并打破更远纪录，直到易拉罐不受空气炮弹冲击作用，记录最远距离并请同学在相同距离上尝试用吹灭易拉罐。前后对比，让学生体验到空气炮射程也十分远。图43、烟雾效果让空气炮弹“露出真容”提出疑问，空气炮的炮弹形状是什么样的？让同学们作出假设，并进行实验验证。利用发烟片往纸箱中填充烟雾，再次击打纸箱，使空气炮弹从前端小口发射出去，同时用慢速摄影设备记录整个过程

7、，反复观察，得出空气炮的炮弹形状为圆环型（如图5所示）。最后让学生上台亲自进行实验，得出相同结论，并与之前假设做对比，探究炮弹形状产生的原因。图54.原理：当我们击打容器（空气炮炮身）时，容器内的空气受到挤压被瞬间压缩，空气就从容器前端小口发射出去。被压缩的气体形成膨胀冲击波（空气炮弹），产生巨大能量。实验中，炮弹的形状之所以呈圆环状，是由于从小孔出去的空气，流动速度的比小孔周围的空气快，根据伯努利定律，中间的气体压强就