谈“液体压强”创新设计与反思

张宏俊

摘 要：物理是一门以实验为基础的科学，学生对物理知识的理解和掌握离不开实验。在进行实验时，创新自制多种实验器材，直观展示液体内部的压强，解决学生对抽象物理概念的理解，激发学生学习兴趣。在探究“影响液体内部压强大小的因素”教学时，分析实验中可能遇到的问题及处理方法。

关键词：初中物理；液体压强；创新设计；高效探究；教学反思

中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1009-010X（2012）01-0061-02

一、分析教材

“液体的压强”是初中学习的重要内容，在上一节学生已经知道了固体有压强，且掌握了计算压强的一般公式。这时，学生会想，既然固体有压强，那么，液体有压强吗？如果有，那它的大小又与哪些因素有关呢？因此，本节课我准备安排两个活动：一是通过实验让学生观察或感知液体内部有压强，二是探究影响液体内部压强大小的因素。对于大多数八年级学生而言，液体压强知识比较抽象，学习时要有较高的想象力和抽象的思维能力。因此，很多学生自从接触压强这个物理量后，感觉物理难学，心里顿生畏惧。也是从这时起，许多学生的物理成绩开始直线下滑。因此，我把消除学生害怕学液体压强的心理、培养他们的学习兴趣、渗透物理学的研究思想和研究方法定位成这一堂课的重点。如何才能让所有学生都参与到课堂，走进“液体压强”的世界？下面，是我的一些思考和总结。

二、研究教法

（一）自制教具，创新设计

活动一：体验液体内部压强的存在。教材上用一两端开口的玻璃管，蒙上橡皮膜，分别加水和浸入水中，通过观察橡皮膜发生了形变，证明液体有向上和向下的压强。此实验在实际操作中存在两个缺陷：1.两端开口的玻璃管在实验室极少。据调查，每所学校只有仅供教师演示用的一个，有的学校甚至没有这种仪器，这就给学生的分组实验带来了困难；2.此方法不能证明液体对容器侧壁也存在压强，换言之，不能让学生体验液体向各个方向都有压强。为此，我决定自制教具，创新设计。

1.为了克服器材数量少的困难，我用日常生活中常见的饮料瓶去底，蒙上橡皮膜，代替两端开口的玻璃管。此外，将瓶开口处切开，（要连同瓶口下面的漏斗部分一起切），用烙铁在瓶侧壁上烫一与瓶口相当的圆孔，将瓶口塞进圆孔，并打上玻璃胶（以防漏水），在切口处蒙上橡皮膜（如图1）。再加水，这样就能验证液体对侧壁存在压强。

2.利用水管及弯头制成向上、向下、向侧壁开口的器件，并蒙上橡皮膜（如图2）。往水管内加水，橡皮膜分别向上、向下、向左（或右）凸起，很好的解决了液体内部向底部和侧壁存在压强的问题。

3.用铁丝焊接成正方体， 正方体一条边较长，方便手握，在正方体外蒙上橡皮膜（如图3），将此器材放入水中，则正方体六个面均受到液体对它的压强，并向内凹陷。证明液体向上、向下、向左、向右、向前、向后均有压强。另外，我们还可以根据正方体上下表面的凹陷程度不同，得到液体内部压强与深度的关系。

4.将铜线穿过塑料管，做成球形（如图4）放入保鲜袋内，保鲜袋呈球形，且球面平整，再将它放入水中，可见保鲜袋紧贴球框，且各面保鲜袋均有下凹，则证明了球面上每一点都存在液体的压强。

5.演示“帕斯卡圆桶实验”（如图5），在一只一次性手套里装入少量的水，用一根又细又长的橡胶管将手套和一漏斗紧密连接，向漏斗内加水，使管中充满水，用撑杆将漏斗举高，塑料手套则自行破裂，是什么力量让塑料手套破裂？学生自然联想到液体内部有压强。

6.选择日常生活中常见的物品—乳胶手套（如图6）。学生分组将戴有乳胶手套的手放入水中，让学生说出自己的真实感受，则学生能直接感知到液体对手的压强。与上述实验不同的是，前面的实验着重观察实验现象，而此实验则为真实感知，使学生对知识的理解发生了由表及里的变化。此外，将手放入水中不同深度，则学生就能得出液体内部压强随深度的增加而增加的结论，为后面探究液体内部压强与哪些因素有关的实验奠定了基础。对于方向的处理则可将手放在某位置，让手在这一平面四处运动，可谓一举多得。

事实证明，学生对自制的教具感觉很新鲜，课堂气氛极其活跃，极大地提高了学生学习的兴趣。

（二）联系实际，高效探究

活动二：探究影响液体内部压强大小的因素

1.关于学生猜想中伪因素的处理。此实验为探究实验，在教学过程中，绝大部分教师都会引导学生去经历“提出问题”、“作出猜想”、“设计实验”等一系列探究过程。在提出“液体内部的压强可能与哪些因素有关”后，学生的猜想可能与液体的密度、深度、液体的体积、液体的重力、液体的质量、液体的温度、方向等等有关。教师这时的处理方式可能有如下几种：

（1）置之不理型。 由于事先准备不充分，教师在备课时，对学生可能提出的伪因素未加考虑，在课堂上则直接用粉笔圈出正确的猜想，而对其它的猜想则明确告知，这是错误的，或者用一句话“课后研究”敷衍了事。这样的探究必定影响到学生猜想的积极性及对知识点的掌握。

（2）画蛇添足型。教师有备而来，预设了学生可能提出的伪因素，且准备了实验器材。但在课堂上学生未提出与之相关的猜想，教师为了使自己的努力没有白费，竟启发学生“液体内部的压强是否与温度有关呢？”学生未提出的疑惑，教师又何必多此一举呢？

（3）尊重事实型。笔者认为当学生的猜想中存在伪因素时，可以先根据生活经验或简单的实验把低级、无谓的猜想排除，考虑到时间上的问题，可先行探究真因素，而后再对需要实验验证的“伪因素”进行探究，若时间不允许，可以留待下一课继续进行。

2.根据教学实际情况有选择地进行探究。课堂教学中，对探究的内容要有所选择，对探究的目标有所侧重。实验探究并不一定要组织一个完整的探究过程，而是根据教学内容灵活地选择其中的几步。这样才能更好地贯彻课程标准的精神，更有效地进行探究教学，使学生获得全面的科学探究能力。本节课中，通过对前一部分实验的探究和体验，学生已经感知到液体内部压强与深度的关系，因此，笔者认为在实验二中大可不必再重复实验。探究过程要防止有活动形式，没有实质内容，机械地、按部就班地实施探究过程的每一步，不能为了追求课堂教学的探究气氛而机械地开展探究活动。

3.要加强实验指导。

（1）本实验中，学生需要接触一个新的仪器——压强计，绝大部分教师在实验前都要对压强计如何使用进行指导，但通过调查发现学生对压强计的使用并无大碍，但对压强计在使用过程中可能出现的故障却无从下手，如：“实验过程中，U型管左右液面存在高度差”学生不知道如何调节，有的甚至不知道压强计在使用前应该使U型管左右液面相平；“橡皮管漏气，当用手指按压金属盒的橡皮膜时，发现U形管两边液柱的高度几乎不变化”学生不知道如何调节，仍在继续实验；“在测量过程中橡皮管处于弯折状态”等等。

（2）实验过程中需要强调实验方法的指导——“控制变量法”及“转换法”。特别是控制“深度”这个变量。在本实验中什么是深度，还有很多学生误以为由下而上是深度，这个在实验前一定要纠正。

三、教学反思

实验教学落实得怎样，效果如何，往往直接决定或影响学生对物理教学学习的兴趣和学习质量。实验教学的成败直接决定了整个教学工作是否有效。可见实验教学在整个物理教学中具有十分重要的意义。本节课中我呈现给学生各种各样的自制教具，放手让学生自己去实验，自己去体会，最后由小组展示实验的方案，真正体现了“一切以学生为中心”，“从生活走向物理，从物理走向生活”的教学理念。值得一提的是：通过本节课的学习，学生对物理学中两个重要的方法“控制变量法”、“转化法”有了更深层次的认识。