连通器和液压技术

【 目标 】
　　1. 知识与技能
　　(1) 能在实际情况中辨认连通器，在此过程中培养学生的观察能力和概括能力；
　　(2) 知道船闸的工作原理，能用连通器原理解释一些简单的实际问题；
　　(3) 了解液压技术的原理，知道一些液压技术在生产、生活中的应用；
　　(4) 通过分析日常生活中应用连通器和液压技术的事例，培养学生运用知识的能力。
　　2. 过程与方法
　　(1) 通过模型和挂图认识连通器和液压技术，经历用“假想液片”模型推导出连通器原理的过程，使学生进一步体会建立模型是物理学的研究方法之一。
　　3. 情感、态度和价值观 　
　　(1) 使学生体会物理与生活、生产的紧密联系，培养学生将物理知识主动运用于生活、生产的意识；
　　(2) 通过对船闸的学习，使学生进一步体会STS 的理念，激发学生学习物理的兴趣。
【 重点 】
　　连通器原理及运用。
【 教学难点 】
　　船闸的工作原理。
【 教学过程 】
教师活动设计 学生活动设计
一、连通器及其特点
　　1．引出问题 　　基于学生关于三峡大坝收集的资料，提问：
　　三峡大坝拦腰截断了长江，为什么下游的船只还能驶到上游？它们是怎样“翻越”大坝的？ 　　同学之间相互交流收集的资料。
　　抓住学生讨论中的闪光点，逐步设问：
　　(1)水位高度可以调节吗？
　　(2)水库大坝采用什么方法调节水位？
　　(3)有没有同学知道其中采用了什么原理？
　　(4)什么是“连通器”？ 　　可能一些学生已经收集到相关资料，提到连通器及连通器原理。
　　比如：“大坝旁都要修建船闸，利用连通器原理，船闸可以调节上下游的水位落差 ，实现通航。”
　　给出“连通器”概念：连通器是上端开口、下部相连通的容器。　　学习连通器的概念。
　　2．探究连通器的特点 　　从概念出发，让同学回想生活中有哪些是连通器，记录下来。 　　学生对照概念，列举生活中的连通器。如：茶壶、污水处理厂的污水处理池等。
　　出示自己制作的简单连通器（如教材图 10-3-2 所示）。
　　对照连通器概念分析仪器，验证该仪器确实是连通器。 　　认识仪器，观察实验。
　　把两支注射针筒固定在两个铁架台上，调节两边针筒等高，向管中注入水。让学生观察并描述两管内水面的关系；
　　用一根红线系在两铁架台间，标识出此时水面所在位置。 　　两边针筒等高时，学生观察到两边水面相平。
　　问：如果举高或降低一边针筒，水面会变化吗？怎样变？为什么？
　　让学生进行讨论。 　　两边不等高时，学生对水面情况的猜想可能不一样。
　　缓慢调节一边针筒，使两边针筒明显不等高。要求学生观察、描述现象，进行总结。 　　观察演示实验，描述现象。
　　针对学生的描述，教师做出相应解释和总结。
　　要求填写下面半命题：连通器里的同一种液体不流动时，各容器中的液面将_________。 　　学生填写教师给出的半命题：连通器里的同一种液体不流动时，各容器中的液面相平（或等高） 。
　　3 利用液体压强知识解释连通器原理（选讲） 　　教师设问并让学生讨论：根据我们前面学过的知识，同学们能不能从理论上解释连通器的特点？
　　 　　针对教师的问题，学生展开讨论。一开始，可能想不到“假想液片”模型。在教师问题的启发下 , 学生猜想逐步逼近该模型。
　　出示“假想液片”的挂图
　　对照图示，带领学生建立起假想液片的模型。 　　在教师讲解下，继续完善模型，能正确分析静止液体内“假想液片”的受力情况。
　　分析液体不流动时液片的受力。由液体压强公式
P=ρgh ，可推知两边液柱的高度相等。 　　根据液体压强公式推导出液柱高度相等的结论。
　　4．应用、讨论 　　列出教材给出的和学生之前提出的连通器装置，组织学生用连通器原理一一分析它们的工作原理。 　　学生在教师带领下积极思考，解释各种连通器的工作原理。
　　回到三峡大坝，肯定大坝是利用船闸来实现通航的。
　　出示船由上游驶向下游过程船闸的工作原理图（与教材示意过程反向）。问：
　　(1)大家在图中看到船闸由哪些部分组成？
　　(2)其中有没有连通器？
　　(3)有没有同学愿意为我们讲解一下船闸的工作原理？ 　　根据挂图分析船闸的结构，在教师问题的指导下努力结合连通器原理解释船闸的工作原理。
　　在学生解释的基础上稍加完善、修改，清晰、规范地给出船闸的工作原理。 　　在教师的总结下，完整、科学地理解船闸的工作原理。
二、液压技术
　　1．压强在液体中的传递　　通过分析船闸阀门的工作，指出开启和关闭阀门需要特殊的装置，实现“四两拨千斤”的效果。
　　出示船闸的图片，给出人字闸门的相关资料。 　　学生在教师的分析和设问下，显出明显的好奇心，展开小范围的讨论。
　　生活中能见到很多“四两拨千斤”装置。比如修车时用的千斤顶等。
　　这类装置背后有什么物理规律吗？ 　　列举可能想到的省力装置。
　　出示图 10-3-7 实验装置，让学生观察。指出这是一种省力装置。
　　提问：
　　这个装置是连通器吗？为什么不是？ 　　观察实验装置。
　　大部分学生能够发现装置与连通器的差别（密闭性）。在教师指导下最终都认识到该仪器密闭的特点。
　　演示实验，先放大砝码，再放小砝码，最后两边平衡。 　　认真观察实验现象。
　　让学生描述现象后讲解。注意强调两边条件的对比：面积的比例关系要和砝码质量比例对应起来。 　　在教师带领下，逻辑清晰地比较相关因素。推导出两边压强相等的结论。
　　得出结论：密闭液体中的压强能够大小不变地向各个方向传递。 　　在教师总结的提示下，明确压强在液体中传递的规律。
　　 2．液压技术及应用　　1653 年，帕斯卡发现了上述规律（帕斯卡原理）。在此基础上，人们发明了液压技术，广泛应用于生产、生活中。 　　
　　
　　师生共同举出一些利用液压技术的机械。比如，千斤顶，推土机、挖掘机中用到的操作杆，汽车的液压刹车系统，机械中用的液压密封等等。 　　 积极思考，举出生活中可能用到液压技术的装置。
　　以图 10-3-8 （ c ）汽车液压刹车系统为例简单分析。问：
　　(1)图中哪部分相当于实验中的小针筒？
　　(2)哪部分等效于大针筒部分？
　　(3)系统是怎样实现制动的？ 　　观察图示，大部分人能对比实验原理图分析液压刹车系统的制动原理，进一步理解液压技术。
　　
三、课堂小结 　　(1)连通器的定义、原理。
　　(2)生活中常见的连通器。
　　(3)知道液压技术和压强在液体中传递的规律，知道一些利用液压技术的装置及工作原理。
【 实践活动 】
　　(1)收集生活、生产中液压技术的应用实例，选取一个例子与实验装置进行类比，分析工作原理。
【 教学反馈 】
　　连通器在实际生活中应用非常广泛，教学中要注意联系实际。既能从实际例子中总结归纳，得出连通器的概念及特点，又能从概念出发进行分析、演绎，活化、深化学生对概念的理解。理解连通器原理要注意强调两点：
　　(1)连通器内只有一种均匀液体；(2)对液体不流动的情况成立。
　　利用液体压强公式解释连通器原理是教学中较抽象的环节。教师根据学生所掌握的程度选讲。
　　液压技术是新加入的内容，教师要做好课前准备工作，多结合实际进行教学。

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