液压传动的原理和应用教学设计

1、广东省物理师范生教学技胳创新实践大赛参赛教案.I I AOANAOAN 讎離躊黯翩 IBSIBS课 题：2.,液压传动的原理和应砂 教 材：粤教版高中物理选修2-2授课对象:高中 K 级学 参赛选手:欧颖贤参赛单位:华南师范大学选手专业：物理学液压传动的原理和应用教学设计华南师范大学欧颖贤【课題】液压传动的原理和应用【教学时间】15分钟【教学对象】高中二年级学生【教材】粤教版高中物理选修2-2第二章第三节【教学内容分析】1教材的地住和作用：液压传动是机械传动方式中的一种，具有控制调节简单、省力、传动平稳等 特点，在生产生活中有着广泛的应用。而且液压传动技术是现代自动化机械装备 中必不可少的关键

2、技术之一，很多机械的运动控制都离不开液压技术。本节内容包括两方面：一是液压传动的定义、原理，二是液压传动在生产生 活中的应用。前者着重于培养学生观察实验、理论推导等逻辑思维能力和分析解 决实际问题的能力，而后者着重于使学生认识到液压传动在生产生活中的应用及 其重要意义，让学生领会物理与技术相结合的魅力。2.课程标准的要求：观察常见的液压传动装置，并了解其作用。3.教材内容安排：教材首先通过生活中液压传动装置的应用实例，引出液压传动；然后通过实 验，研究简易液压传动装置中，压力与横截面积的关系，即液压传动的原理；接 着介绍液压千斤顶的结构和工作过程，从而建立知识与生活的联系；最后，利用 “实践与

3、拓展”栏目提出实践任务，培养学生动手能力。4.教材的特点：(1)以物理原理为载体，侧重从技术应用的角度展示物理学，详细介绍了 物理知识在生产生活中的应用，突出了物理的实践性和应用性。(2)重视知识的形成过程，重视学生观察、分析、解决问题的能力的培养。5.教材的处理：(1)鉴于本节内容的综合性、资源的丰富性和应用的广泛性，我重新梳理 本节课知识的逻辑线索：按照“液压传动的定义 T 原理 T 应用 T 特点 T 模型制作” 来展开课程，使得本节课更有整体性和逻辑性。(2)适当补充、完善和扩展教学内容。首先，教材没有给出液压传动的概念，这使得学生在理解时存在一定的疑惑。为了让学生更好的理解概念，我通

4、过自制模型的演示来引出液压传动，并结合选 修2系列教材重视物理与技术应用相结合”的特点，我们最终采用机械工程中 对液压传动的基本表述作为液压传动的概念。其次，在介绍液压传动的应用中，除了介绍其在生产生活中的应用，还增加 一个液压传动在国防中的应用，使课堂信息更为丰富，应用介绍更为全面。最后，教材将液压传动的优点放在应用的介绍中，没有将其独立列出，这样 做不利于学生总结液压传动的特点，也不利于和其他传动技术进行对比。在本节 课中，我将其安排在应用实例的之后，作为一块独立的内容，突出了液压传动的 优点。同时增加了教材中没有涉及的液压传动缺点的分析，让学生学会一分为二 地分析问题。(3)开发直观教学

5、辅助资源，丰富并充实教材的内容。一方面，自制了系列教具，使液压传动效果直观化，有利于突破教学重难点； 另一方面，充分利用视频资源和多媒体课件辅助教学，使得问题更加形象具体， 物理过程也更加淸晰易懂。【学生情况分析】1学生的兴趣特点：高二的学生对物理有着较强的操作兴趣、因果认识兴趣。他们不满足于单纯 的观察实验现象，而是希望通过自己的思考来理解现象产生的原因，并自己总结 出其中规律。所以在教学中，应充分发挥演示实验与学生实验的作用，注意激发学生的认 知兴趣，并充分调动学生学习的积极性和自主性。2.学生的知识基础：学生已经学习过液体内部压强、物体受力平衡的条件、摩擦传动、齿轮传动 等知识，也对生活

6、中的液压传动和液压传动机械有一定感性认识。故在教学中要 充分利用学生的已有的知识经验，使学生积极主动地参与教学过程。3.学生的认识困难：(1)在生活中，学生已对液压传动机械有一定的接触，但由于不淸楚液压 机械的内部结构，使用学生也难以通过生活经验直接得出压力与活塞横裁面积的 定量关系，所以在学习液压传动的原理时，会遇到一定的问题。因此，在教学过程中要以学生的理解弱点为切入点，通过动手实验、实验观 察、多媒体辅助教学和问题引导，让学生认识压力与活塞横截面积的之间的定量 关系，从而理解小力战胜大力”的原因。(2)在学习千斤顶工作过程时，需要学生有较强的抽象思维能力，而高中 生的抽象思维能力水平还处

7、于初级阶段，这就容易形成学习障碍。因此，本节课中要充分利用多媒体辅助教学的优势，运用动画、图片等，向 学生介绍液压千斤顶、汽车刹车系统的结枸特点，化抽象为具体，启发学生思维。【教学目标】1知识与技能(1)了解液压传动的基本原理；(2)知道液压千斤顶的工作过程；(3)了解液压传动在生活生产中的应用。2.过程与方法(1)通过观察实验，分析与解释实验现象，进而得出液压传动的原理；(2)通过类比和分析，认识液压千斤顶的工作过程。3.情感态度与价值观(1)通过观察实验，提高学习物理的兴趣；(2)通过应用实例，体验STS理念，形成将物理知识应用于实际的意识，加深 对科学技术的亲近感；(3)通过总结液压传动

8、的优缺点，形成交流合作、辩证地分析问题的能力。【教学重点】了解液压传动的基本原理【教学难点】了解液压千斤顶的工作过程【教学策略设计】本节课的教学设计体现了新课程“从生活走向物理，从物理走向社会”的理 念，在教学的指导思想上，始终坚持教师为主导，学生为主体”的原则，通过 教师创设问题情境和有效的设问引导，让学生亲历物理知识的构建过程。1教学方法综合应用实验、讲授、谈话和讨论等多种方法，把教学过程设计成：以学生 对液压传动现象的感性认识为切入点，以观察实验和已有知识为基础，以问题为 主线的师生对话交流的过程。(1)实验法实验是本节课的知识载体，故实验教学法贯穿在本课教学的始末。通过演示实验，使学生

9、知道液压传动的概念。利用简易液压传动装置，让学 生经历动手实验，观察分析，并得出结论的过程，从而认识液压传动的原理。在 应用环节，引导学生观察液压千斤顶模型的工作过程，既巩固了学生对液压千斤 顶结构和工作过程的认识，也培养了学生观察实验的能力。最后在布置课后制作 环节中，演示挖掘机的动作，启发学生思维，激励学生动手实践。(2)谈话法利用简易液压传动装置的小实验，通过一系列谈话式的问答，步步引导学生 得出液压传动的原理以及液压千斤顶的结构，从而让学生了解建立物理规律的思 维过程，学会思考相关问题的思路。在总结液压传动特点的环节，同样通过谈话 讨论的方式，帮助学生总结液压传动的优缺点。(3)讲授法

10、在教学中，我利用讲授的方法，阐述实验现象，强调实验结论，积极引导学 生开展思维活动，让学生通过思考得出结论，以达到突出重难点目的。2.教学媒体设计以多媒体课件为载体，利用视频、图像、模型，让学生从生活的现象出发， 帮助学生建立液压传动的概念，并了解液压传动的原理及其应用。3.学法指导在学法指导上，让学生尝试自己观察、描述实验现象，思考、分析概括出物 理规律；使学生在荻取知识过程中，领会物理学的研究方法，同时得到科学思维 方法的训练以及协作精神、探索精神等情感态度价值观的教育。在分析原理的过程中，要求学生回顾帕斯卡定律的相关知识，并将新旧知识 联系起来，从旧知识中得出新知识。通过向学生呈现生产生

11、活中的各种液压传动 装置，引导学生将学习到的物理知识与实际紧密地联系起来。最后总结液压传动 的优缺点时，引导学生学习一分为二分析问题的方法。【教学用具】升降机模型，简易液压传动装置、铁架台、重物、液压千斤顶模型、挖掘机模型【教学流程图】学生实验一一液压传动装置原理总结|演示实验-不同质量重物Qflash-液压千斤顶工作.液压千斤顶知识应用1Y 汽车刹车系统飞机起落架一优点：省力、易于控制 缺点：漏液严重.温度限制I课外制作J J升降机、挖掘机等模型的制作新课导入升降机模型工作【教学过程】教学环节和教学内容【升降机工作】（创设情境，导入新课）利用自制升降机模型演示实验，按压不同的注射器，让学生观

12、察现象。y利用图片展示升降机的关键结构利用视频解释按压注射器就可控制升降机的原因，引出液压传动的概念液压传动：利用液体来传动动力的方式。教师活动学生活动设计意图演示实验：展示升降机模型升降机工作工作过程，提供感性素材，引起提出问题：观察实验、学生注意。为什么按压充兴奋、疑惑、通过提问，引发满液体的注射思考学生思考，激发器，升降机可以学生的求知欲，升高？让学生带着问题进入课堂。引导学生观察观察、思考利用生活中的感升降机结构性材料，通过解决问题，让学生学习液压传动的分析升降机的定义，同时培养基本工作原理：学生留心观察实加在注射器1观察、验的能力。的压力，通过液 体传递到注射 器2,注射器2的活寒杆

13、伸出， 就可以推动升 降级升高。消除疑惑【原理总结】（开展实验，总结原理）学生动手实验：力的较量两人一组，同时对简易液压传动装置的两个注射器施加压力利用简易液压传动装置演示小力战腔大力提出问题：在液体中，压力传递会遵循 什么规律呢？关注学生实验 进度，引导学生 感受力的大小， 并观察两个注 射器横截面积 的不同。提出问题：同学们有什么 发现？科学探究:进行实验 T交流讨论 T分析总结按压注射器，感受力的大 小期待回答：用横截面积 小的注射器 时，小力也能 战腔大力。采用简化的模型 研究事物原理， 使学生了解物理 学常用的研究方 法。让学生经历科学 探究的过程，亲 身感受到“小力 胜大力”的效果

14、。 实验现象与学生 惯性思维产生冲 突，引起学生的 因果认知兴趣。 同时，培养学生 分析解决问题的逻辑思维能力、 交流合作能力。演示实验提出问题：当我把200g的物体放在小活 赛上，会出现 什么现象？观察实验思考期待回答：轻物可将重物顶起。部分学生认为现象不变。利用不同质量的重物演示小力胜大力，初步验证 学生的看法。培养学生观察、分析、总结实验 规律的能力。利用动画再现“小力胜大力”的过程,并利用理论分析产生这一实验现象的原因。)小活塞对液体的压强1 匹空皿 It Mil I：M在理论分析过程中，运用到上节课的 知识帕斯卡定律”，利用实验图片 帮助学生回忆定律内容引导学生理论 分析。提出问题：

15、小活寒横截面 积S,受力 耳，小活塞受 到的液体压强为？ 对大活塞同样 提问引导学生说出帕斯卡定律的内容提出问题：通过以上的实 验和分析，大家 知道为什么小 力能够战腔大 力吗？思考、分析推导液压传动 的原理。期待回答:p片(大活寒:回忆期待回答：在 密 闭 容 器中，液体压强是等值地传 递到液体的 各个部 分 和器 壁上。期待回答：小针筒横裁 面积小，由公 式知，加在它 上面的力在 大针筒这边 会被放大。通过动画直观再 现小力腔大力” 的情景，并配合 讲解与提问，引 导学生思考得出 液压传动的原理利用实验过程的照片，有效地唤 醒学生对帕斯卡 定律的认识，使 液压传动原理的 得出更为自然。同时

16、也帮助学生建立知识之间的联系。利用已建立的知识“液压传动的原理”分析小力胜大力的原因。学生实验：操作升降机【知识应用】知识应用，拓展提高1、生活中的应用液压千斤顶顶起汽车视频引导学生操作 升降机，特别注 意力度的大小再次分析升降机结构观察发现：推动升降机用 力较大、横裁 面积大的注 射器被用在施力端。（装 置装反了）观看视频提出问题：期待回答：液压千斤顶顶都是小力战起汽车和简易胜大力液压传动装置的实验有什么共同点？提出问题：期待回答：液压千斤顶可类似简易液以用怎样的结压传动装置构实现？的结构提出问题：期待回答：当我拿开200g在两个针筒的重物时，重物之间加一个下降了，液体又开关，只能让流回小针

17、筒，有水进入，而不什么方法可以能出来。解决这个问题？让学生感受简易液压传动装置反装的效果，并学 会改进仪器。利用生活实例，激发学生的学习 兴趣。引导学生从小力顶起汽车”联想到简易液压传动装置的小力胜大力”，通过 类比的方法灵活 运用学到的知识 教师通过步步引 导，使学生自己 得出液压千斤顶 的结构，并巩固 活塞横裁面积与 压力之间的关系 这一知识点。充分体现了教师主导，学生主体的教学原则。介绍模型结构 演示、讲解千斤 顶工作过程引导学生注意观察单向阀1、2里面小球的运动情况；指引离得比较 远的同学通过 指示灯来观察运用模型，形象 的展示千斤顶结 构及工作过程，有效地突破教学 难点。设计指示灯，

18、使 难以观察的现象 能形象直观展示 在学生面前，有 效地解决了传统 千斤顶演示仪的 缺陷。描述实验现象，让学生及时运用知识，巩固知识。通过flash动画分步骤讲解和演示 液压千斤顶从慢慢升起物体，到卸载 物体的整个过程。（教学难点）讲解千斤顶的工作过程提出问题：升高物体后， 怎 样做才能卸载 重物？思考期待回答：让大油缸的 油流走，重物 就会下降单凭生活经验， 学生难以对千斤 顶的结构及工作 过程有较深的认 识,f Iash动画的 使用，配合讲解 与提问，能很好 突破教学难点。利用自制千斤顶模型演示千斤顶工观察并描述实验现象知识运用作过程液压千斤顶模型汽车刹车系统汽车刹车系统中也用到液压传动的

19、原理：刹车总泵横裁面积较小，轻轻踩下刹车踏板，活塞就被推动，刹车卡钳就与刹车盘接触，就可刹车。刹车系统原理刹车总泵刹车卡钳刹车踏板2、国防中的应用歼十战斗机的起落架推动起落架的力高达1,000,000N,加上液压传动装置后，驾驶员用较小的力就可以操纵起落架。知识运用解决问题让学生学会运用 知识，分析解决 实际问题。提出问题：期待回答：为学生提供丰富刹车系统的关横截面积较的应用材料，满键结构是什小的刹车总足高中生的应用么？泵和横截面兴趣，解决学生积较大的活感性材料积累不塞。足的问题。将知识与技术相 结合，让学生在 应用知识的同提出问题：期待回答：时，领会物理与一个成年人的2000多人技术的紧密结

20、力量通常为合，加深学生对500N,如单靠人科学技术的亲近力推动起落架，感，培养学生的要多少人？STS观念。以我国自主研发 的战斗机歼十作 为素材，展示了 我国国防的强 大，在巩固知识的同时，使学生 的感情得到升华【特点概括】辩证分析，槪括特点1优点：省力2、缺点受环境温度的限制较大。最佳工作温度在15C60PCo再次操作简易液压传动装置，发 现液压传动装置漏液严重。引导学生思考，知道省力是回忆、总结液压传动的优点之一简要描述升降自主归纳出机、起落架、刹易于控制和车系统等，都可调节是液压连续、平稳地变传动的另一化的。个优点提出问题：期待回答：零下10C时，针水凝固了，不筒里的水是什能传动。么状态

21、？还能传递动力吗？指导同学观察发现用大力简易液压传动时，装置会漏装置液分析归纳液压传动的优缺点，让 学生知道任何技 术都存在优点和 不足，从而学会 一分为二地看问 题。演示挖掘机模 型工作提出问题：升降机、挖掘机工作的内在原理都是什么？简单介绍课外 制作的步骤再次演示模型的 工作，前后呼应, 再次激发学生的 求知欲和动手制 作的欲望。模型制作中不仅 涉及到了本节课 的内容，还涉及 到一些其他的物 理知识，通过布 置作业的形式， 给学生的课后继 续学习留下更大的空间。【版书设计】【课外制作】课外制作，锻炼能力演示自制的挖掘机模型工作观祭、兴奋期待回答：液压传动显示制作主要用到的材料附录一本教学设

22、计的创新之处1.自制教具，配合教学本节课所用教具都是自制的，成本低、易于取材，适合多数地区的课堂教学，具有普适性、现象明显等特点。所制教具不仅仅能够增强课堂趣味性，而且有助于学生2.以实验为主线，充分体现系列2的特色系列2注重从技术应用的角度展示物理学，突出实验教学。因此本节课的设 计思路是：实验一问題一知识一应用，实验和问题贯穿本节课始终，从引入到讲 解再到应用，都利用物理实验，并提出问题， 启发学生思考， 从而引出知识点。同时所介绍的有关液压传动的应用都来源于生活，并且注重知识与技术的结合。3将多媒体融合于教学中，帮助学生突破难点本节课采用了flash动画，使学生经历知识的建立过程，同时帮

23、助学生突破难以 理解的知识点。本节课的教学难点液压千斤顶的工作过程”采用了flash动画，# 千斤顶工作过程分步驟展示，有利于学生观察和分析。厂液压千斤顶模型附录2粤教版高中物理选修2-2第二章第三节取两个横哉而枳不等的注射器.分别竖直矣在两个铁架台32第二章机械传动第三节液压传动的原理和应用当你看到如图 2-3-1 的自卸车灵活地自动卸货.或者看到 如图 2-3-2 的挖掘机的挖泥斗像人r-般活动自如地掘起成吨的 泥土时.冇没冇馬想过.这些机械为什么会有这么大的力址而 又如此灵活呢？頫来.它们祁装冇液压传动装牡.帕斯卡定律没冇濒水的帆布消防水管是启的帆布水席接到消防栓上.激进水.就变成圆柱形

24、了.如果消防水管上冇儿个眼.就会冇水从小眼里喷出来.早在几百年前.帕斯卡就注盘到这个现彖， 他猜想， 也许 水对四面八方郝有压强.他设计了一个实脸（如图 2-3-3）,取 一个壁上冇许多小孔的空心球.球上连接一个鬪筒，简里有可 以移动的活塞.把水淋进球和筒里.向下压活塞.水便从各个 小孔里或射出来,成了一支“多孔水枪”.帕斯卡的实验说明液体能够把它所受到的压强向务个方向传递.消防水管濒满水变成阴柱形，是因为水把自来水管里的压强传递到帆布怦壁各点细心的帕斯卡并没右就此结束他的研 究他乂多次做实验.发现了液体传递压强的荃本規律：作用于 術闭容器中的流体压强零值地传到流体冬部分和器壁上去.这就 是紺

25、斯卡定律所右的液压机械都是根据帕斯卡定律设计的.所 以帕斯代被称为“液压机之父：液压传动图2-3-i门卸车图2-3-2液压挖掘机图2-3-3水从小仇 向四面八方射岀第三节液圧传动的原理和应用33图 2-3-6 油压千斤顶结构示意图上.用胶管把它们的小孔连起来，加入适量水，组装 成一个简易液压传动实验装置（图 2-3-4）.在小注射器的活塞上放一个较小硅码，就能把放 在大注射器活塞上的较大的硅码向上頂起来，说明这 个实验装置具有“力的放大”作用.我们来研究活塞两边的力与活塞横截面枳之间的 关系.设小活塞的横截面积为小活塞向下的压力为U大活塞的横藏面枳为 S2,受到液体的压强为PR则小注射器液体的

26、压强= ,根据帕斯卡定律.液体对大活塞向上的压力得F2=-S2即 春二善S片S,说明作用在两个活塞上的压力与它们的面积成止比，在小 活塞上加一较小的力在大活塞上就会得到很大的力.这个实验装置“由小力得到大力 S 那么两个活塞移动距离 与两个活寒面积之间又有怎样的关系呢？设小活塞下移距离为/小 大活塞上移的距离为 3.由于液体 的总体积不变.小注射器减少的液体与大注射器增加的液体体 积相等因为AVi = AV2f所以 S 必产 S 厶.即5.L2说明个两活塞移动的距离与它们的面枳成反比，小活塞移动 距离大大活塞移动距离小.讨沱三交流请用功的原理推导出图 2-3-4 中两个活塞的压力?=字I O|

27、油压千斤顶（如图 2-3-5）是一种常用的起 亚工具，修理汽车、拖拉机时常用它将车身顶起.图 2-3-51.6-2001 系列立式油压千斤顶油压千斤顶是根据帕斯卡定律的原理工作 的.如图2-3-6, S 把手上下运动时.与把手相 连的小活寒也上下运动.小活塞的压力使油从 一个储油器通过一个单向阀门进入一个大直径 的缸体，油的压力使大活塞上升，这样就可以 用一个较小的力顶起很重的负载要使顶起的豆物下降，只需释放单向阀门，压力使油回到储 油器中，重物就会下降了.小活塞图 2-3-4大活專虹向阀门活寂运动阀门释放螺丝图 2-3-8 双向液压缸动作原理图例：如图 2-3-7 所示为油压千斤顶简化示意图.大小活塞 截面均为圆形，虫点在小活塞的中心轴线上,0 是手柄的固定转 轴.有关尺寸如图中所示如果希垫在手柄上用 F=20N 的力向 下压，就能使大活塞上举起 1 t 的币:物.大活眾的直径要有多 大？（g 取 lOm/a2）解：4是一杠杆.当手向下用屁 2ON 的力压时勺点 的力兀可以根据力矩平衡条件得到Fl =