初中物理半杯水覆杯实验说课稿

孙凡

【摘 要】实验教学是物理最有效、有趣的教学方法，半杯水覆杯实验使学生心生疑问，激发兴趣，进而动手探究、解释，本文以说课稿的形式呈现，目的有二，一是有助于教师之间的交流讨论，二是能更好的体现出一节实验课的过程和学生的内心活动。

【关键词】物理核心素养;大气压强;说课

《半杯水的覆杯实验》，是人教版的八年级物理下册第九章第三节证明大气压强存在的实验，我将从实验目标、实验内容设计、实验方法设计、教学过程设计及创新、教学反思与自我评价来说这节实验。

一、实验目标

1.知识与技能：

⑴知道大气压强存在，装满水的覆杯实验。

⑵理解与大气压相通的固体、液体、气体内部都存在大气压。

⑶能将满杯、半杯水的覆杯实验融会贯通。

2.过程与方法：通过实验装满水与半杯水的硬纸片都不会掉落，激发学生探究热情。

3.情感态度与价值观：通过问题创设，引导学生积极探究，提升对物理知识的兴趣，从而感悟简单实验中所蕴含的大道理。

二、实验内容设计

从知识储备上看，学生学习了压强，液体压强，学会了如何去受力分析以及对平衡力的理解、需要向学生补充的知识是玻——马定律（P1V1=P2V2）。实验中我引导学生亲自去做半杯水的实验，观察纸板表面的凹凸情况，激发学生探究的热情，从而引出水杯倒置前后内部液面的变化，纸板受力的分析，压强和水面变化的关系式的推导，最终利用数学方法得出实验成功的原因。

三、实验方法设计

1.提出颠覆性问题，引导学生动手实验（图1覆杯实验示意图略）

覆杯实验可以证明大气压强的存在在教学上的成功毋庸置疑，但是大多数教师都采用的是满杯水，而且告诫学生一定要保证水杯内不留空气才能确保实验的成功，我正是抓住学生在该点的认知上提出了半杯水是否也能成功，但是他们一定是想去亲自做一做这个实验的。

2.采取让学生观察→思考→讨论→合作探究的学习方法进行学习

根据物理课程标准的要求，结合本实验的实际情况，在探究过程中学习科学研究方法，培养学生的科学态度、探索精神、实践能力及创新意识。

四、说实验过程

本节课将从以下几个环节展开教学：

颠覆学生观念，激发学习兴趣——动手实验探究，观察现象——否定假设推理，实验验证内化提高——数学物理方法推导感悟收获——发散思维，巩固升华。

第一环节：颠覆学生观念，激发学习兴趣。

问题引入：在覆杯实验验证大气压强存在的实验中，在杯中只装半杯水实验能成功吗？

学生根据所学知识思考、讨论，多数人报以怀疑的态度，唯有实践检验

第二环节：分组实验探究，总结与之前谈论结果是否有出入，提出新的问题

探究过程一：在杯中装半杯水用纸片盖住杯口倒置水杯，观察水是否会落下来。

探究过程二：观察纸片的形变方向，是否与自己所想的一致，如果不一致，思考如何去解释。

探究过程三：否定假設推理，实验验证内化提高

1.水会落下来，所以液面上方有大气压，纸片上也有大气压，由于水的重力会下落的猜想不对。

2.液体由于重力会有下落的趋势，但下落时液面上方气体的体积要增大，导致其压强会减小，在外界大气压的作用下，水不会下落，这种猜想最容易让人信服，但理论上纸片应该会向外突出但是观察到的是纸片会杯内发生形变，所以该猜想也是不正确的。

探究过程四：数学物理方法推导感悟收获解释

在做覆杯实验时仔细观察，我们可以观察到硬纸片向 杯内凸出，同时硬纸片离开杯口有一个微小的距离（图3覆杯实验示意图略），下面我们来进行推算：为了简化，设杯子为圆柱形，高度为 H，杯内水深 h，杯子内截面积为 S。倒置前，杯内气体压强 p1=p0，倒置后，杯内空气柱的体积变大，V2=V1+△V，气体 的压强减小，p2=p1-△p 根据玻―马定律 p1V1=p2V2， 可得：

p0V1=p0V1+p0△V-△pV1-△p△V，略去△p△V，

则 p0△V=△p V1 （1）

水杯倒置后，对纸片作受力分析，向下的力有：卡片自重 G卡，杯内水的压力ρghS，杯内气体产生的压力（p0-△p） S;向上的力有： 浸润现象产生的水对纸片的拉力 F浸，杯外气体产生的压力p0S。 满足纸片恰好不下落的条件：

G 卡+ρghS+（p0-△p） S=F 浸+p0S

由于浸润现象产生的水对纸片的拉力和纸片自重都很小，（且这两个力方向相反，近似 抵消），可以略去。所以，

△p=ρgh （2）

由（1）、（2）可得，p0△V= rghV1所以，△V=rghV1/ p0倒置时水柱下降

△h=△V/S= rghV1/（p0S）=rgh（H-h）/p0=h（H-h）/10（其中r取103kg/m3，p0取 105Pa，g取10N/kg）

当 h=H-h 时，即h=0.5H时，h（H-h）有最大值，也即△h 值最大。

假设水杯的高度 H=0.2m，当装入半杯水时，即 h=0.1m，可算出

△hmax=10-3m 倒置水杯时，只要满足硬纸片向下移动 1mm，大气压即可托住杯内的水，同时这个微小的 下移，也不至让外界的大气进入杯内，即半杯水做覆杯实验能够成功。

第五环节： 发散思维，巩固升华。

1、将水杯倾斜时与水平夹角为多少时水会下落

2、该实验的成功率与水杯的直径是否有关

五.教学反思及自我评价

以上是我对“半杯水覆杯实验”证明大气压强存在的小实验认识和对这节实验课的整体设计，虽然本堂课学生的积极性高，实验效果也较好，我虚心听取了物理组同仁的建议，觉得还有存在一些不足，主要是数学物理推导的过程学生不容易理解，在同行之间交流时具有一定的意义，在物理教学的路上能够尽量去追求严谨、善于探究的精神，在此基础上更进一步地提高物理实验教学对学生科学思维的培养。

参考文献：

[1]后宗新，半杯水做覆杯实验[J].物理教学探讨，2016（11）

[2]李继兰.对覆杯实验再探讨[J].物理教学探讨，2007，24（8）：53—54