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1、再谈“液体对容器的压强”实验 多年教改实践证明:只要我们能够研制出“制作工艺简单、学生操作方便、显示现象明显”和“说理一目了然”的教具:不仅要显示出液体对容器能够产生压强,而且更能证明:液体对容器能够压强的决定因素和无关因素;同时还要依据物理知识结构、设计好符合学生认知规律的探究过程,那么,就一定能够展现“液体对容器压强”教学的新亮点。 必须指出:在常见的课文里,都是用容器底或侧壁上“凸出的橡皮膜”,来说明液体对容器能够产生压强。根据“力是改变物体形状的原因”,凸出的橡皮膜只是直观地表明液体对容器能够产生压
2、力!故在教学中还必须通过分析以后再指出:橡皮膜的凸出程度,可以间接地表征容器所受压强的大小。 一、探究“液体对容器底的压强”实验 把26个塑料药瓶A瓶底钻约8mm孔,用废自行车内胎剪的橡皮圈给瓶底扎牢一块薄胶膜;瓶里装满水后塞紧插有约8mm粗的短玻璃管的胶塞:把一个2.5L大饮料瓶和26个500ml小饮料瓶,均截割成约12cm高的水杯、小水杯称B杯,并将杯底均钻约8mm孔,加胶垫后都紧固一个发动全校师生收集的自行车废气门嘴子。 教师先演示:用长约4cm乳胶管,连通A瓶胶塞上的短玻璃管和大水杯底的气门嘴子,
3、向大水杯里加满水让学生观察:A瓶底的胶膜略有凸出。经过分析后表明(以下不再提示“经过分析后”4):水对容器底能够产生压强,但一大杯水对A瓶底产生的压强并不明显。 撤掉大水杯师生共同做实验:把长约50cm的乳胶管,接在B杯底的气门嘴子上,向B杯里加满水,当胶管口有水流出时(这能表示排出了胶管里的空气),将胶管接到A瓶的短玻璃管上,再往B杯里加满水后慢慢举高它、即逐渐增大B杯与A瓶之间的竖直距离,结果:A瓶底的胶膜凸出程度随之增大,当B杯举到最高处时,B杯里的水几乎全都流进A瓶底的胶膜泡里,此时学生大为惊奇!这就
4、生动地表明了:水对容器底产生的压强,是随水深的增加而增大,却跟水重、体积和容器的大小或形状等均无关系!调查表明,这个实验能给学生留下极为深刻的印象!同时还要让学生不断地改变A瓶瓶底胶膜朝向四面八方,能够显示出水对容器各个方向均能产生压?,进而突破了“液体对容器压强”的教学难点,其效果甚佳! 二、探究“液体对容器壁的压强”实验 有三种不同新版课文里,编写了如右图所示的实验装置:该实验的原理涉及到流速、压强、射程、下落高度和时间5个物理量,既超出了初中物理教学内容,又不属于流体静力学范畴。从图中可以发现:最下孔
5、的射程不是最远的!据此在教学中不能引用!我们用52个同规格柱状的洗洁精瓶、改制成26个长塑料筒,中间接缝处用塑料胶密封、或用透明胶带多缠几层就不能漏水。在长筒的侧壁上等距离地钻三个间距约8cm、直径约4mm孔,再用穿鞋带用的“五眼”,铆牢三个发动全校师生收集的、直径约43cm废金属香脂盒、或规则的金属瓶盖,盒与筒壁之间要加2层胶垫防漏;在最低的香脂盒侧边,焊牢一根能够指示该盒上橡皮膜凸出程度的粗铜导线当作指针,然后使用橡皮圈,给三个金属盒蒙上松紧度相同的薄胶膜。 该探究是学生随教师一块做实验: ⑴把长筒直立
6、在空水槽里先装半筒水,通过观察胶膜形状的变化和分析(下同)能够说明:水对长筒的下部侧壁产生了压强,且水越深对侧壁的压强越大。调节好指针尖刚好触到最低盒上的胶膜: ⑵当长筒逐渐倾斜、但筒里的水并没有外溢时: 结果:指针尖跟胶膜之间的间隙逐渐增大、胶膜的凸出程度越来越小。 说明:水对容器壁的压强,只跟水深有关,而跟筒里的水重和体积等无关(教师借机再次强化“深度”:“深度是指从液面到液体内部被研究的某点之间的竖直距离;深度是从液面竖直向下测量的”)。 ⑶向直立的长筒里逐渐加满水时: 结果:胶膜的凸出程度随之
7、增大,指针尖给胶膜压出一个小凹窝。 说明:水对容器壁的压强,随着水的深度增加而增大。并让学生通过观察三个胶膜的凸出程度后再回答:为什么要把拦河坝设计成下宽上窄的形状? 重新调节好指针尖刚好触到胶膜: ⑷问:此时假设长筒的直径能够变粗或变细、但长筒里水深保持不变时(例如:向长筒里缓慢地插进一个露露铁饮料盒,长筒里的水流进水槽里一些,相当于筒径变细): 结果:指针尖仍然刚好触到胶膜、胶膜的凸出程度不变。4 说明:当水深一定时,水对容器壁的压强不变;再次证明:水对容器壁的压强只跟水深有关,而跟容器里的水重和
8、体积等均无关(教学实践证明:只有反复地?调上述一再被实验证明的事实,才能纠正学生头脑里根深蒂固的“错误前概念”)。 ⑸把长筒里的水倒出甩净、加满浓盐水时: 结果:胶膜的凸出程度变大、指针尖给胶膜压出一个小凹窝。 说明:液体对容器壁的压强,还跟液体密度有关:当深度一定时,密度大的液体对容器壁的压强大。 ⑹教师做演示:把长筒里的浓盐水倒出甩净、缓慢地加满工业酒精时: 结果:胶膜的
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