探究生活中的物理(选修课)
课题一: 涡旋形成 表面张力的应用
教学目的:
1.激发学生的学习兴趣,培养学生的动手能力,锻炼学生对未知事物的探究能力。
2.通过实验现象使学生了解涡旋的形成。
3.加深学生对浮力形成原因的了解,培养学生受力分析及画受力分析图的能力。
4.观察液体表面张力现象,了解液体表面张力形成的原因。
教学重点:物体受力分析
教学难点:涡旋的形成、液体表面张力形成的原因
教学方法:实验法,引导法、归纳法
教学仪器:各组实验仪器,本节课的三个实验都属于力学范畴,分别是流体力学、浮力以及分子动理论的内容。
教学过程:
(一)导入:PPT
(二)课程内容:第一个实验越吹越近的轻烟
大家可以看到在桌面上都有几段燃香,等一下请同学将它点燃。燃香冒出的烟如果在没有风的情况下,应该是保持一条直线上升的,如果同学吹气,烟气应该向外飞散。但能不能让烟越吹越近呢?
同学桌面上摆放着纸板,塑料桶,木块等仪器,同学们可以任意选用,看看怎样能够使烟越吹越近。
给学生5分钟时间,然后提问。总结学生的方法,请少数同学上台表演他们的方法。
对学生的方法稍作解释,然后给出正确的方法,画图,讲解理论。
在没用纸板档住的时候,口中吹出的气流在相同位置上的流速是一样的,因此烟气被向外吹散。
当前方挡上一个纸板时,如图所示,纸板边缘的气流速度变快,而纸板后面的空气却不再流动,结果造成气流通过纸板边缘后向纸板后面倒卷过去,形成了一个涡旋。因此,烟气也被倒卷过来,形成越吹越近的现象。
    快速行驶的汽车,后面往往扬起烟尘,就是因为汽车快速移动时,它前面的空气不能及时绕到后面,使汽车后面暂时出现了一个接近真空的区域,这个区域一出现,四周的空气便要争先恐后的跑来填补,同样也能形成涡旋。
    不仅仅气体能够形成涡旋,更常见的是液体形成的涡旋——漩涡。轮船失事时,轮船下沉的同时,也形成了巨大的涡旋,将附近的小船和人都一起卷入海中。
第二个实验:浮不起来的木块
轮船下落的时候会形成涡旋,那当轮船沉底之后,打捞沉船时,又有了新的难题。当打捞沉船时,刚开始需要大量的浮筒,但当沉船已经从淤泥里拉上来之后,就只需要少量的浮筒就可以将船拉出海面。为什么有这种现象?
下面,同学们先观看这个实验。
[演示实验]将两个相同的木块放入水槽中,一块下端涂上凡士林,一块不涂,向水槽中倒水,边倒边提醒学生观察,为什么一块漂浮一块不动?
给学生时间,作相同的实验。亲自观察现象。让学生思考木块浮不起来的原因。
在黑板上画出两个木块,让学生放下仪器,请两位同学来画受力分析图。
    说明原因:浮力产生原因是由于物体上下表面受到的液体压力差,而涂上凡士林的木块底部与容器底部紧密接触,没有接触到液体,因此只受到上表面向下的压力,不受浮力。
用弹簧秤钩住涂上凡士林的木块,看看用多大的力能将木块拉起来。
第三个实验:不沉的硬币
    [演示实验]将一个硬币侧放入水中,迅速下沉。可是如果将硬币慢慢的平放入水中,硬币却会飘在水面上,是什么力将硬币托起来的呢?是浮力吗?
    [学生实验]三个硬币,可能有的成功,有的不成功,实验完毕后,帮助学生分析原因:1.打湿的硬币,就会直接沉下去。这是由于水的浸润现象。
            2.硬币摆的不平时,也会沉下去。这是由于接触的面积太小,分子数目太少,分子力不足以将硬币托起来。
[生活中的物理分析原因]是由于液体表面张力
表面张力产生的原因:主要是液体表面层的分子分布比液体内部稀疏.液体表面分子间的相互作用表现为引力,在液体表面各部分间产生了相互吸引的力,即为表面张力
用表面张力演示仪,为同学们演示水膜的表面张力。
用水演示浸润和不浸润。
表面张力产生的原因:主要是液体表面层的分子分布比液体内部稀疏.液体表面分子间的相互作用表现为引力,在液体表面各部分间产生了相互吸引的力,即为表面张力
液体的浸润(不浸润)现象:雨衣为什么不透水呢?奥妙就在制作材料上。就拿布制雨衣来说吧,它是用防雨布(经过防水剂处理的普通棉布)制成的。防水剂是一种含有铝盐的石蜡乳化浆。石蜡乳化以后,变成细小的粒子,均匀地分布在棉布的纤维上。石蜡和水是合不来的、水碰见石蜡,就形成椭圆形水珠,在石蜡上面滚来滚去。可见,是石蜡起了防雨的作用。物理学上把这种不透水的现象,叫做不浸润现象。而水一旦遇到普通棉布,就通过纤维间的毛细管渗透进去,这就叫做浸润现象
物体是由分子组成的。同一种物质的分子之间的相互作用力,叫做内聚力;而不同物质的分子之间的相互作用力,叫做附着力。在内聚力小于附着力的情况下,就会产生浸润现象;反之,则会出现不浸润现象。雨衣不透水,正是由于水的内聚力大于水对雨衣的附着力的缘故。
物理学还告诉我们:水的内聚力作用在水表面形成表面张力。水的表面张力使水面形成一层弹性薄膜,当水和其他物体接触时,只要水对它不浸润,那么这层弹性膜就是完好的、可以把水紧紧地包裹着。有人试验过:巧妙地把水倒进浸过蜡的金属筛里,水并没有从筛眼里漏下去。
常见的玻璃,看起来光滑晶亮。可是,水遇上它,却紧紧地缠住不放,带来了种种麻烦:下雨的时候,车前窗玻璃上的雨水挡住了司机的视线,很不安全,于是只好开动划水器,把雨水排去;戴眼镜的人,在喝热水的时候,镜片立即蒙上一层雾汽,挡住了视线,什么东西也看不见了。
人们知道了水的表面张力的特性,了解了水的内聚力与附着力的关系以后,不仅巧妙地制成了雨衣,而且还造出了新颖的水玻璃——在普通玻璃上涂一层硅有机化合物药膜,它大大削弱了雾汽对玻璃的附着力。用这种憎水玻璃做镜片,为戴眼镜的人解除了蒙雾的苦恼;把这种玻璃安在车的前窗上,划水器也就用不着了。现在你该能说出篷布、布伞不漏雨的道理了吧
作业:写出实验探究体会,自己查理论解释进行交流分享.
课题二:实验探究 复杂的受力分析
实验一:纸桥
实验目的:研究拱形结构的承压能力
实验仪器:纸、钩码、木块
实验原理:力的分解原理
实验步骤:1
          2
          3
          4
实验结论:怎样设计才能负荷起尽量多的钩码?(请配合图示)
纸拱桥
  把纸条搭在两摞书中间,它的中部便会弯下去,显得软弱无力。如果把它弯成弧形,卡在两摞书之间,它也可以驮起一盒火柴!
  拱起了腰的纸条可以驮起一盒火柴,这说明,向上拱起的物体最能承受外来的压力。