容器底部液体压力、压强测量仪
一、教具制作人单位、姓名:杭州市文海实验学校(中学部) 陈良阳
二、教具适用学科:初中科学
三、制作材料:PC板、电子秤、塑料膜、小水杯、水槽、红墨水、夹子等。
四、教具简介
(一)教具装置图
(二)仪器特点及用途
1.特点
(1)基于教材,整合实验,探究全面,助生思考
书本中借用液体压强计,探究液体内部压强的存在,让学生体验了液体压强随深度的增大而增大,但是学生并没有深入思考。而在本实验中,学生经历了完整的科学实验探究过程。从假设的提出、方案的制定、仪器的设计制作、动手实验、分析数据、得出结论然对结论进行修正,重新设计实验,调整仪器,重新实验,重新得到更加具有说服力的结论。整个过程中不断的激发学生的积极思考与分析,动手动脑学习科学,为学生搭建一个更加深入思考的平台,对液体压强进行了一个完整的探究,体现STEM项目化学习的理念。
(2)突破书本“定性体验”,帮助学生“定量探究”
在创新实验中,通过引入新载体——电子秤,从书本的定性体验,走向定量测量,大大激发学生的好奇心与求知欲,数据化是科学本质的特征之一,学生用表格法和图像法处理所测数据,思考分析得出液体压强的与液体深度、密度的正比关系,并尝试对误差进行分析和解释,体现科学的本质。
(3)突破液体与容器侧壁相互作用的“隐蔽性”
七年级的学生还处于思维方法的养成阶段,压强本身就是一个比较难以理解与体会的概念,对于刚刚学完固体压强,马上又要理解液体压强对学生本身是一种挑战。因此,对他们而言,在实际问题的分析中,液体对容器侧壁的压强存在隐蔽性,学生并不能意识到液体对侧壁存在压强并且这个压强会由于力的相互性,影响液体对容器底部的压强与压力。
(4)帮助学生区分前概念,建构知识
在固体压力与压强的分析中,若无外力干扰,物体的重力等于物体对水平地面的压力,而液体重力恰恰是液体压强产生的原因,这对学生造成负迁移。根据建构主义理论分析,以及教学实践发现,学生会把固体压强中通过增大物体重力来增大压强的知识方法出于本能的迁移到液体压强中,认为液体对底部的压强与液体重力有关,液体重力越大对容器底部压强也越大,即错误的把液体重力与液体对容器底部的压力总是看做相等。
创新实验装置,清晰的展示出液体对容器底部的压力与液体重力之间的关系,直击学生最易出错的思维点,突破造成学生学习的难点。
(5)取材方便环保
教具的材料是生活中常见的PC板非常容易购买的,并且价格便宜,还可以利用生活中的废旧硬的或者软制塑料,取材方便,节约环保。
2.用途
(1)不同重力的液体,可对底部产生相等的压力。
(2)相同重力的液体,可对底部产生不等的压力。
(3)液体密度相同时,液体压强与液体深度成正比。
(4)液体深度相同时,液体压强与液体密度成正比。
(三)使用方法
1.不同重力的液体,可对底部产生相等的压力
实验方法:通过增减水,保持相同的页面高度,观察底部电子秤的示数,将数据记录与表格中。
2.相同重力的液体,可对底部产生不等的压力
实验方法:保持液体重力不变,改变容器形状,观察底部电子秤的示数,将数据记录与表格中。
3.液体密度相同时,液体压强与液体深度成正比
实验方法:保持液体种类(密度)不变,改变侧壁的方向来改变液体深度,观察底部电子秤的示数,将数据记录与表格中。
4.液体深度相同时,液体压强与液体密度成正比
实验方法:保持液体深度不变,改变液体种类,观察底部电子秤的示数,完成后将数据记录与表格中。可改变侧壁方向,探究不同形状容器下的情况,使结论更具有普遍性。