流体压强与流速关系的教学设计.docx

1、教学案例设计与分析流体压强与流速关系的教学设计大李科敏（湖南理工学院物电学院湖南岳阳414006）汪水苗谢超李文坊黄敏湖南理工学院光电技术及应用物理创新训练中心湖南岳阳414006）李奇云（湖南理工学院物电学院湖南岳阳414006）（收稿日期:2014-08-09）摘要：结合学生的生活实际和年龄特点.创造性地设计了一个讲授飞机升力的实验方法；并以“流体压强与流速关系的教学设计”为案例.展示了教学设计要注重给学生提供充分的实践体验和合作交流机会.既要关注知识的传授和技能的培养又要关注学生学习兴趣的培养和创新能力的提高.要注重引导学生学会观察问题提出问题、和解决问题并从中感受到大自然的美妙和合作交

2、流的快乐关捱词：流体压强流速教学设计土湖南省湖南理工学院光电技术及应用物理创新训练中心隆设项目（20132015）.作者简介：李科敏（196A），男.博士.教授.主要研究方向之一：物理课程与教学论.1引言教学设计是教师确定教学目标建立解决教学、问题策略实行解决教学问题方案评价试行结果和、修改方案的过程.目的是希望获得最优的教学方案.传统的教学设计主要关注学科知识的传授和相关技能的训练.但不注重给学生构建合作交流的学习环境.不注重培养学生的学习兴趣和创新能力.往往忽视了促进学生心理品质和非智力因素的健康发展.新课程理念下的教学设计要求同时强调三维教学目标（知识与技能,，、过程与方法”、“情感态度

3、与价值观，）的和谐达成.因而.一个良好的教学设计要注重结合学生的生活实际和年龄特点.要注重选择合适的教学方法和构建有效的教学过程.做到在向学生有效传授知识和技能的同时.注重培养学生的学习兴趣和创新能力.注重给学生创建“实践体验“和.合作交流，的学习环境.注重方法的学习和能力的提高.注重引导学生的心理品质和学科知识实现同步的健康成长2流体压强与流速关系的教学设计“流体压强与流速的关系”是与人们日常生活息息相关的重要内容.但要理解它不是一件容易的事情.尤其是理解飞机升力产生的本质更是艰难.确实.若要想从理论上理解流体压强与流速关系的本质需要借助于流体力学中的流线”流管“流体、的连续性原理和流体力学

4、中的伯努利方程“等相对高深的物理知识但我们可以换一个角度去帮助学生理解.流体压强与流速的关系，.大家都知道.物理学是一门建立在观察和实验基础上的科学.因此.我们可以设计一系列的相关实验和探索活动.引导中学生通过观察实验和交流讨论.从而使学生掌握相关的物理知识.并在这个过程中达成三维教学目标.下面是我们按照这个思路设计的教学过程.2.1探究“气体压强与流速的关系”（1）分组讨论将全班学生分成若干个学习小组.每组46人.讨论以下3个问题.并说明自己猜想的理由问题1：开启一个电吹风.让气流竖直向上.将一乒乓球放在该气流的正上方如图I（a）所示乒乓球可能处于什么状态？问题2：让图13）中的气流在保持竖

5、直向上的状态下缓慢上下移动电吹风.乒乓球可能处于什么状态？问题3：缓慢移动电吹风.让图1（a）中的气流与竖直方向成一角度.如图i（b）所示.乒乓球又可能处于什么状态？设计意图.构建讨论交流的环境引导学生利用已学到的物理知识和自己的生活经验预测事物发生的结果.培养学生的猜想能力和讨论交流的能力乒乓球兵乓球（a）（b）（2）演示实验.演示实验1：开启一个电吹风.让气流竖直向上.将一乒乓球放在该气流的正上方.展示乒乓球可以悬浮于空中.学生讨论：乒乓球为什么可以悬浮于空中？（有兴趣的同学还可以在课外继续探讨.悬浮于空中乒.乓球为什么在气流的作用下会转动？）教师讲解.乒乓球由于得到气流的帮助可以在空中琥

6、起欢乐的舞蹈.我们在生活中也要向这些气流学习.像它们一样.为了成就他人美好的人生而快乐地奉献着自己的力量设计意图.结合物理教学内容的教学对学生开展乐于奉献他人和社会的情感教育.演示实验2：让图1中的气流在保持竖直状态下缓慢移动电吹风.展示乒乓球可以跟着气流移动并悬浮于空中！（这是学生意想不到的一个现象.）演示实验3：缓慢移动电吹风.让图i（a）中的气流与竖直方向成一角度.如图1（卜）所示.展示乒乓球在气流倾斜时仍然悬浮于空中！（这是学生意想不到的又一现象）再减小气流速度的大小.展示乒乓球从空中下落学生讨论：在演示实验2和3中.乒乓球为什么可以跟着气流移动并悬浮于空中？设计意图.展示学生意想不到

7、的实验结果激发学生的探究兴趣.同时给学生构建合作交流的环，境.培养学生的合作交流能力和语言表达能力.（3）学生体验1：布置学生从一纸条上方沿着纸条水平吹气.如图2所示.观察会出现什么现象？改变吹出气流速度的大小.观察会出现什么不同的现象？学生讨论：纸条为什么会展示出我们看到的现象？图2吹纸带设计意图：给学生构建体验和交流的环境.培养学生的操作兴趣和合作交流的能力图3固定在铁架台上的用28料片圆筒粘成的“V”型堵构（4）学生体验2：要求学生用半透明塑料片和胶带制做两个内径稍大于乒乓球直径的圆筒.再用胶带把它们粘结成如图3所示的“V”型结构并固定在铁架台上.保持.，v型结构中间低.两头高.将一乒乓

8、球放置在该结构的中间位置用电吹风对着其任何一端吹风.使气流方向与该“V”型结构的圆筒侧面垂直.请学生预洌乒乓球的运动状态可能会发生怎样的变化？改变气流速度的大小.乒乓球的运动状态又可能有什么不同的变化？再进行实验和观察.对观察到的实验现象进行解释.并将自己的解释在小组内进行交流设计意图.给学生构建科学探究的环境培养学生的猜想能力和手脑并用的能力2.2总堵和应用“气体压强与流速的关系”(1) 教师引导学生结合分析物体受到的力压强和大气压强等知识分析总结得出：气体流速大的地方压强小.气体流速小的地方压强大(2) 学生练习：利用刚获得的气体压强与流速的关系，解释2.1中的实验现象.设计意图：培养学生

9、归纳总结的能力和利用新知识解释问题的能力2.3探究“液体压强与流速的关系”(1) 学生实验1：在水槽中注入一定质量的水.槽中水面上浮有一个乒乓球.把水槽放在一水龙头下.如图4所示开启水龙头.在水面上移动乒乓球.让水流对着乒乓球的不同位置进行冲击.观察该乒乓球的运动状态.改变水流的速度(可以通过改变水槽距离水龙头的高度来改变).观察该乒乓球的运动状态有何不同学生交流讨论.该乒乓球受到水流的冲击时.针对大家看到的现象.分析其中的原因是什么？图1用水流对着水面上乒乓球冲击.观察其运动状态图5用注射器向水面上漂浮的乒乓球射击水流.观察两乒乓球的运动状态(2) 学生实验2：用一个注射端带有一段塑料管的注

10、射器.向两个漂浮在水面上且靠近的两个乒乓球之间注入水流.如图5所示.观察会发生什么现象？改变水流速度的大小.又可以看到什么现象？设计意图.给学生构建科学探究的环境引导学生通过自己的努力获得液体压强与流速的关系.(3) 学生讨论并总结得到：液体流速大的地方压强小.液体流速小的地方压强大9.(4) 归纳总结：流体流速大的地方压强小：流体流速小的地方压强大.2.4探究“飞机升力产生的原因”通过调查发现.飞机升力产生的原因是个很难突破的教学难点.尤其是如何让学生理解机翼上方(凸面)的流速比机翼下方(凹面)的流速大.更是让教师们感到难以讲授清楚.在此.我们设计了以下教学实验进行突破.可以获得很好的教学结

11、果.在一个机翼模型中部插入一根吸管条.吸管条的两端到机翼模型上下两个表面的距离相等.未对机翼模型吹风时.吸管条呈竖直状态.如图6(a)所示.(c)(d)图6探究飞机升力产生的原因”的演示(1) 演示实验-对着机翼模型上方的吸管条水平吹风.观看吸管条受风速作用的结果风速较小时.模型上方的吸管条会出现微微的弯曲.如图6(b)所示：增大风速.模型上方的吸管条弯曲的角度会随之增大.如图6(c)所示.让学生明白.吸管条弯曲的角度越大对应的风速越大！（2）演示实验2：对着机翼模型中部水平吹风（相当于飞机水平飞行的情形）.且使风速的方向与吸管条垂直.观看并对比机翼模型上下方吸管条的弯曲程度.实验现象如图6（

12、d）所示.即机翼模型上方吸管条弯曲的角度比模型下方吸管条弯曲的角度大.该实验结果表明：机翼模型上方（凸面）的空气流速比机翼下方（凹面）的空气流速要大！（3）学生讨论并思考：机翼模型受到水平气流的作用时.它受到的合外力在哪个方向？设计意图：将机翼模型上下表面风速的比较转化为对应地点吸管条弯曲角度大小的比较.十分直观且易于理解.从而很好地突破了本节内容中的教学谁点.2.5知识拓展（1）学生交流讨论|：机翼的形状是人们模仿鸟儿翅膀的形状研制而成的.鸟儿翅膀的上表面也是凸面下表面也是凹面若在高空中遇到强气流的作、用.鸟儿怎样才能安全着陆？设计意图：这是一个很有趣的问题.它不仅可以促使学生利用刚学到的新

13、知识解释生活中的实际问题.还可以培养学生的学习兴趣和热爱大自然的情感.图7就是英国每日邮报上刊登的大雁在高空中遇到强气流时安全着陆的场景照片图7大履飞行着陆的照片（2）学生交流讨论2：在火车站的站台上.火车进站时.旅客为什么必须站在黄色的安全线以内？设计意图.这也是一个素质教育方面的问题它.，可以让学生理解并自觉遵守站台上的候车规则（3）学生交流讨论3：依据刚才所学的知识.讨论两艘轮船若近距离同向航行可能会发生什么事情？设计意图.引导学生运用新知识解决实际问题（4）学生交流讨论4：小汽车大多制成上凸下平的形状.这对车的行驶有何优点和缺点？如何从外形的改造上避免灾难性的事情发生？设计意图：这是一

14、个与学生生活很贴近的问题.它可以让学生感到物理知识是有用的亲切的、为了避免小车在高速行驶时出现飘起来的现象.图8是一种从外形上改进的方案.图8避免小车喜速行驶发飘的外影改进方案（5）学生交流讨论5：科学家已经成功设计出了“深水飞机“.它能在深海中像飞机一样上升和下沉请根据自己所学到的知识想象出它的外形.并把你们的研究结果向全班报告.设计意图.这是一个具有一定挑战性的问题它主要用于培养学生的发散性思维和创新能力3体会在本节.流体压强与流速的关系“的教学设计中.我们注重结合学生的生活实际和年龄特点.通过设计一系列的实验活动引导学生观察体验交流、从而掌握流体压强与流速的关系，.再通过一系列相关实际问

15、题的讨论求解.促使学生运用所学的新知识.既关注知识的传授和技能的培养.又关注学生学习兴趣的培养和创新能力的提高.注重给学生提9供充分的实践体验和合作交流机会.让学生在学习知识和技能的过程中学会观察问题提出问题和解、决问题.并从中感受到大自然的美妙.体验到合作交流的快乐进一步形成科学的价值观和人生观这种教学设计.我们已经在岳阳市第十二中学八年级进行了教学实践.结果受到了学生的热烈欢迎.学生们普遍认为这种注重学生参与和体验注重结合学生、生活实际的教学设计亲切易懂有用有趣、TheInstructionDesignontheRelationshipbetweenFluidPressureandItsV

16、elocityLiKemin(HunanInstituteofScienceandTechnology,CollegeofPhysicsandElectronics,Yueyang,Hunan414006)WangShuimiaoXieChaoLiWenyueHuangMin(HunanInstituteofScienceandTechnology,InnovationTrainingCenterofPhotoelectricTechnologyandAppliedPhysics,undergraduatestudentsofGrade2011,Yueyang,Hunan414006)LiQi

17、yun(IIunanInstituteofScienceandTechnology»CollegeofPhysicsandElectronics,Yueyang,Hunan414006)Abstract：AkindofCreativeteachingdesignmethodaboutteachingtheplaneliftwasgivencombinedwithftstudentstheactuallifeandagecharacteristics,andtakingtheteachingdesignontherelationshipoffluidpressureanditsvelo

18、cityasacase,itwasshownthattheteachingdesignshouldpayattentiontoprovidingstudentswithsufficientpracticalexperienceandthecooperationopportunity,weshouldnotonlyfocusonimpartingknowledgeandskillstraining»andalsopayattentiontothecultivationofstudents"learninginterestandimprovinginnovationability.Inthemeanwhile»weshouldalsopayattentiontoguidestudentstolearntoobserve,putforwardproblemsandsolveproblems,andletstudentsfecithebeautyofnatureandthejoyofthecooperationandcommunication.Keywords：FluidPressure；FluidVelocity；'1'eachingIX*sign（上接第50页）A,在上表面成像A,.可以等效为火-8的球面镜折射.则根