“液体的压强”教学设计

摘要：液体压强课堂教学中应注重学生体验与实验探究过程，着力构建指向深度学习的初中教学物理变革研究，整个模块流程既符合学生认知特点，又紧扣物理学科逻辑，体现了深度学习背景下的教学设计思路，利于培养学生的物理学科核心素养.
关键词：活动;体验;深度学习;单元备课
基金项目：江苏省教育科学“十三五”规划课题“指向深度学习的初中物理教学变革研究”（课题编号：D/2016/02/154）.
作者简介：任晔（1973-），男，江苏宜兴人，本科，中学高级教师，研究方向：初中物理课堂教学.
1教材分析
教材继第八章力之后，第九章研究动力、阻力的作用效果：改变物体的运动状态，即研究力与运动的关系;第十章研究压力的作用效果：改变物体的形状，即研究压强与浮力.
本章第一节为压强，统领整章节，既提出压强的概念，也为后续液体压强与气体压强的研究提供压强的判断方法，即观察物体的形变.本节为液体的压强，属于压强概念的外延，不同于固体压强，又与气体压强同属流体，有着类似的研究方法，同时也为浮力产生的原因打下基础，因此该节内容承前启后，既是对压强的拓展，更是对浮力的铺垫.
2学情分析
学生继上一节学习完压强后，已经知道压强表示压力的作用效果，能使物体发生形变，因此液体压强教学的展开应该应用压力作用效果来分析液体压强的存在与大小，同时学生在压强的学习中知道压强大小与压力与受力面积有关，因此在探究液体压强大小的影响因素中，需引导学生关注液体压强与固体压强影响因素的不同，从而促进学生利用液体压强知识来解释生活现象.
3设计思想
基于教材与学情分析，本节教学应注重学生体验与实验探究，加强物理与生活、社会的联系，不仅注重探究结果，更要注重探究过程，着力构建指向深度学习的初中教学物理变革研究课堂，为发展学生学科素养的全面发展提供素材和契机.
本设计对教材进行了分解、重组与优化，把教材中体验液体压强的存在分解为两个模块，包括体验第一模块液体压强存在、第二模块液体压强特点，结合第三模块液体压强大小与第四模块的液体压强的应用，符合从深切体验到深入思考，再到深度探究，最终实现深刻发展.整个模块流程既符合学生认知特点，又紧扣物理学科逻辑，体现了深度学习背景下的教学设计思路，利于培养学生的物理学科核心素养.在最后的延伸与拓展中，通过体验活动既对本课内容进行了归理总结，又为下节课气体压强的教学埋下伏笔，以单元备课为教学设计思路，利于学生知识体系的构建，利于学生学习能力的发展.
4教学目标
（1）通过实验和观察学生归纳出液体对容器侧壁、底部和液体内部都有压强;
（2）通过实验探究学生总结出影响液体内部压强大小的因素;
（3）通过观察和探究养成关注周围现象的意识，能主动参与探究，通过同伴合作，学会探究未知问题的方法，并能运用所学的知识解释现象.
5教学流程
5.1第一模块：体验液体压强的存在——激疑激趣，深切体验
【历史重现】模拟“帕斯卡裂桶”实验
通过历史经典实验重现，激发学生兴趣，引发学生思考，通过指导学生观察液体深度变化引起的橡皮膜变化，分析液体能产生压强，从而提出本节课题：10.2液体的压强.
【活动体验】用保鲜膜包裹住手伸入液体内部（如图1所示）
让每个学生通过该体验活动，感受液体压强的存在，增强学生的真切体会.
5.2第二模块：液体压强的特点——方法迁移，深入思考
【迁移思考】回顾固体压强，提出以下问题：
（1）容器对桌面有压强，容器里的液体对杯底和侧壁有压强么？怎样才能显示液体压强呢？
（2）液体对浸在其中的物体是否有压强？
总结：通过橡皮膜的形变判断压强，这样的物理方法为转换法.
深度学习重在培养学生迁移与应用能力，通过简要回顾固体压强，既帮助学生通过压力的作用效果迁移学习液体压强，也为对比液体压强与固体压强不同埋下伏笔.
【活动体验】完成以下体验活动（如图2所示），根据橡皮膜形状与手指感觉，说说液体压强有什么特点？
总结：（1）液体对容器的底部和侧壁都有压强.
（2）液体内部向各个方向都有压强.
从学生体验到液体压强的存在，现通过教材三个实验归纳出容器中液体压强的特点，既符合学生认知发展的特点，同时也体现物理学科逻辑层层深入的特色.
【追本溯源】结合固体压强谈谈液体压强为何存在？又为什么有这样的特点？
总结：（1）液体受重力 （2）液体还具有流动性
根据高等教育中流体力学的知识可知，液体压强源于液体被压缩时表现出的弹力（液体压缩时，分子间距减少，斥力迅速增大），而通常使液体受压的外力主要包括表面力与重力，而液体的流动性使得液体内同一点的压强在各个方向上大小相等.鉴于初中阶段学生认知特点，结合固体压强，因此把液体压强成因与特点简单归因为重力与流动性.
【承上启下】展示自制教具（如图3所示），学生上台演示，谈谈实验现象.
问题链：（1）橡皮膜凹陷原因是什么？
（2）凹陷的方向意味着什么？
（3）凹陷程度不同又是什么原因？
通过自制教具與问题链促进学生思考，既对液体压强特点总结，又引发学生对液体压强大小的疑惑，更体现出科学探究中层层递进的物理学科思维.
5.3第三模块：液体压强的大小——小组合作，深度探究
【提出问题】液体压强的大小与什么因素有关？
【猜测假设】请学生说说猜想与依据，并予以高度赞赏.
预设：深度——游泳时潜泳时越深越难呼吸
方向——向上凸起的橡皮膜形变程度更厉害
密度——相同体积液体密度大，重力越大
受力面积——根据固体压强可知与受力面积有关
生成：……
【分析归理】 老师通过归类、演绎、推理、演示等多种方法排除部分无关因素
教师既要鼓励学生大胆猜测，同时也引导学生通过科学思维进行排除部分无关因素，更需要通过实验小心求证.通过该生成性的活动环节，展示出包括科学思维，科学探究等物理学科特色，为培养学生核心素养奠定基础.
【实验设计】
（1）实验应采取什么研究方法？——控制变量法
（2）如何更精确反映液体压强呢？——压强计的结构（如图4所示）压强计的使用方法.
（3）实验步骤（如图5所示）
【合作探究】→【得出结论】
总结：同种液体内部，深度越深，压强越大.同一深度，液体密度越大，压强越大.同种液体同一深度向各个方向压强相等.
【分析评价】实验中你有什么新的发现？遇到了什么样的问题？
科学实验探究是物理教学的核心，以小组合作的形式进行科学探究，既利于学生在合作中通过生生评价获得能力的提高，也利于教师在对探究活动评价中发现问题，从而促进学生的深入探究与主动参与的欲望.
5.4第四模块：液体压强现象的解释与应用——学以致用，深刻发展
（1）如图，A、B、C是三个圆柱形容器（如图6所示），分别装有水或酒精.B和C两容器的底面积相同，且其中的液体深度也相同.你能比较ABC容器底部所受压强的大小么？
（2）请根据液体压强特点，在图7侧方框中设计并画出拦河水坝的横截面形状？说说设计理由？
（3）阅读以下资料，从液体压强角度谈谈我国自主研发的“蛟龙号”载人潜水器为什么被称为“大国重器”？
【资料】2012年6月中国自主研发的“蛟龙号”载人深潜器（如图8所示），在马里亚纳海沟创造了下潜7062米的中国载人深潜纪录.“蛟龙号”，长、宽、高分别是8.2米、3.0米与3.4米，空重不超过22吨，最大荷载是240公斤，最大速度为每小时25海里，巡航每小时1海里，理论上它的工作范围可覆盖全球99.8%海洋区域.
结合课本www内容，设计第四模块是对液体压强知识的应用与升华，其中对学生关键能力的培养逐层递进.题1为对实验结论与控制变量法的运用;题2通过设计大坝横截面形状，培养学生评价、创造等高阶思维能力;题3结合压强与国之重器“蛟龙号“，增强了学生爱国主义情感，激发了物理学习的热情.
5.5归理与总结
总结本节课的内容，谈谈你这节课的收获：
物理知识：……
科学方法：……
通过引导学生总结，帮助学生建立知识结构体系，促进学生元认知能力的发展，符合核心素養发展的基本要求.
5.6延伸与拓展
如图9所示，在瓶中注满水.若在a、b、c处各扎一个小孔，你会看见什么现象？如果拧上盖子，又会发现什么现象？
以学生体验活动作为本课教学的结束，既是对本节课教学的总结，又是对气体压强教学的设疑开始，符合单元备课设计的思路，有利于学生的不断学习与发展.
参考文献：
[1]中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2011版）[M].北京：北京师范大学出版社，2012.
[2]刘炳昇，李容.义务教育教科书物理（八年级上册）[M].江苏：江苏科学技术出版社，2013.
[3]韩志强.让科学探究真正发生——基于学科核心素养的初中物理实验设计初探[J].中学物理，2018，36（22）：13-14.