液压传动的原理和应用教学设计.docx

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液压传动的原理和应用教学设计

《液压传动的原理和应用》教学设计

华南师范大学欧颖贤

【课题】液压传动的原理和应用

【教学时间】15分钟

【教学对象】高中二年级学生

【教材】粤教版高中物理选修2-2第二章第三节

【教学内容分析】

1.教材的地位和作用：

液压传动是机械传动方式中的一种，具有控制调节简单、省力、传动平稳等特点，在生产生活中有着广泛的应用。

而且液压传动技术是现代自动化机械装备中必不可少的关键技术之一，很多机械的运动控制都离不开液压技术。

本节内容包括两方面：

一是液压传动的定义、原理，二是液压传动在生产生活中的应用。

前者着重于培养学生观察实验、理论推导等逻辑思维能力和分析解决实际问题的能力，而后者着重于使学生认识到液压传动在生产生活中的应用及其重要意义，让学生领会物理与技术相结合的魅力。

2.课程标准的要求：

观察常见的液压传动装置，并了解其作用。

3.教材内容安排：

教材首先通过生活中液压传动装置的应用实例，引出液压传动；然后通过实验，研究简易液压传动装置中，压力与横截面积的关系，即液压传动的原理；接着介绍液压千斤顶的结构和工作过程，从而建立知识与生活的联系；最后，利用“实践与拓展”栏目提出实践任务，培养学生动手能力。

4.教材的特点：

（1）以物理原理为载体，侧重从技术应用的角度展示物理学，详细介绍了物理知识在生产生活中的应用，突出了物理的实践性和应用性。

（2）重视知识的形成过程，重视学生观察、分析、解决问题的能力的培养。

5.教材的处理：

（1）鉴于本节内容的综合性、资源的丰富性和应用的广泛性，我重新梳理本节课知识的逻辑线索：

按照“液压传动的定义→原理→应用→特点→模型制作”来展开课程，使得本节课更有整体性和逻辑性。

（2）适当补充、完善和扩展教学内容。

首先，教材没有给出液压传动的概念，这使得学生在理解时存在一定的疑惑。

为了让学生更好的理解概念，我通过自制模型的演示来引出液压传动，并结合选修2系列教材重视“物理与技术应用相结合”的特点，我们最终采用机械工程中对液压传动的基本表述作为液压传动的概念。

其次，在介绍液压传动的应用中，除了介绍其在生产生活中的应用，还增加一个液压传动在国防中的应用，使课堂信息更为丰富，应用介绍更为全面。

最后，教材将液压传动的优点放在应用的介绍中，没有将其独立列出，这样做不利于学生总结液压传动的特点，也不利于和其他传动技术进行对比。

在本节课中，我将其安排在应用实例的之后，作为一块独立的内容，突出了液压传动的优点。

同时增加了教材中没有涉及的液压传动缺点的分析，让学生学会一分为二地分析问题。

（3）开发直观教学辅助资源，丰富并充实教材的内容。

一方面，自制了系列教具，使液压传动效果直观化，有利于突破教学重难点；另一方面，充分利用视频资源和多媒体课件辅助教学，使得问题更加形象具体，物理过程也更加清晰易懂。

【学生情况分析】

1.学生的兴趣特点：

高二的学生对物理有着较强的操作兴趣、因果认识兴趣。

他们不满足于单纯的观察实验现象，而是希望通过自己的思考来理解现象产生的原因，并自己总结出其中规律。

所以在教学中，应充分发挥演示实验与学生实验的作用，注意激发学生的认知兴趣，并充分调动学生学习的积极性和自主性。

2.学生的知识基础：

学生已经学习过液体内部压强、物体受力平衡的条件、摩擦传动、齿轮传动等知识，也对生活中的液压传动和液压传动机械有一定感性认识。

故在教学中要充分利用学生的已有的知识经验，使学生积极主动地参与教学过程。

3.学生的认识困难：

（1）在生活中，学生已对液压传动机械有一定的接触，但由于不清楚液压机械的内部结构，使用学生也难以通过生活经验直接得出压力与活塞横截面积的定量关系，所以在学习液压传动的原理时，会遇到一定的问题。

因此，在教学过程中要以学生的理解弱点为切入点，通过动手实验、实验观察、多媒体辅助教学和问题引导，让学生认识压力与活塞横截面积的之间的定量关系，从而理解“小力战胜大力”的原因。

（2）在学习千斤顶工作过程时，需要学生有较强的抽象思维能力，而高中生的抽象思维能力水平还处于初级阶段，这就容易形成学习障碍。

因此，本节课中要充分利用多媒体辅助教学的优势，运用动画、图片等，向学生介绍液压千斤顶、汽车刹车系统的结构特点，化抽象为具体，启发学生思维。

【教学目标】

1.知识与技能

（1）了解液压传动的基本原理；

（2）知道液压千斤顶的工作过程；

（3）了解液压传动在生活生产中的应用。

2.过程与方法

（1）通过观察实验，分析与解释实验现象，进而得出液压传动的原理；

（2）通过类比和分析，认识液压千斤顶的工作过程。

3.情感态度与价值观

（1）通过观察实验，提高学习物理的兴趣；

（2）通过应用实例，体验STS理念，形成将物理知识应用于实际的意识，加深对科学技术的亲近感；

（3）通过总结液压传动的优缺点，形成交流合作、辩证地分析问题的能力。

【教学重点】

了解液压传动的基本原理

【教学难点】

了解液压千斤顶的工作过程

【教学策略设计】

本节课的教学设计体现了新课程“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念，在教学的指导思想上，始终坚持“教师为主导，学生为主体”的原则，通过教师创设问题情境和有效的设问引导，让学生亲历物理知识的构建过程。

1.教学方法

综合应用实验、讲授、谈话和讨论等多种方法，把教学过程设计成：

以学生对液压传动现象的感性认识为切入点，以观察实验和已有知识为基础，以问题为主线的师生对话交流的过程。

（1）实验法

实验是本节课的知识载体，故实验教学法贯穿在本课教学的始末。

通过演示实验，使学生知道液压传动的概念。

利用简易液压传动装置，让学生经历动手实验，观察分析，并得出结论的过程，从而认识液压传动的原理。

在应用环节，引导学生观察液压千斤顶模型的工作过程，既巩固了学生对液压千斤顶结构和工作过程的认识，也培养了学生观察实验的能力。

最后在布置课后制作环节中，演示挖掘机的动作，启发学生思维，激励学生动手实践。

（2）谈话法

利用简易液压传动装置的小实验，通过一系列谈话式的问答，步步引导学生得出液压传动的原理以及液压千斤顶的结构，从而让学生了解建立物理规律的思维过程，学会思考相关问题的思路。

在总结液压传动特点的环节，同样通过谈话讨论的方式，帮助学生总结液压传动的优缺点。

（3）讲授法

在教学中，我利用讲授的方法，阐述实验现象，强调实验结论，积极引导学生开展思维活动，让学生通过思考得出结论，以达到突出重难点目的。

2．教学媒体设计

以多媒体课件为载体，利用视频、图像、模型，让学生从生活的现象出发，帮助学生建立液压传动的概念，并了解液压传动的原理及其应用。

3．学法指导

在学法指导上，让学生尝试自己观察、描述实验现象，思考、分析概括出物理规律；使学生在获取知识过程中，领会物理学的研究方法，同时得到科学思维方法的训练以及协作精神、探索精神等情感态度价值观的教育。

在分析原理的过程中，要求学生回顾帕斯卡定律的相关知识，并将新旧知识联系起来，从旧知识中得出新知识。

通过向学生呈现生产生活中的各种液压传动装置，引导学生将学习到的物理知识与实际紧密地联系起来。

最后总结液压传动的优缺点时，引导学生学习一分为二分析问题的方法。

【教学用具】

升降机模型，简易液压传动装置、铁架台、重物、液压千斤顶模型、挖掘机模型

【教学流程图】

【教学过程】

教学环节和教学内容

教师活动

学生活动

设计意图

【升降机工作】

（创设情境，导入新课）

利用自制升降机模型演示实验，按压不同的注射器，让学生观察现象。

利用图片展示升降机的关键结构

利用视频解释按压注射器就可控制升降机的原因，引出液压传动的概念

液压传动：

利用液体来传动动力的方式。

演示实验：

升降机工作

提出问题：

为什么按压充满液体的注射器，升降机可以升高？

引导学生观察升降机结构

分析升降机的基本工作原理：

加在注射器1的压力，通过液体传递到注射器2，注射器2的活塞杆伸出，就可以推动升降级升高。

观察实验、

兴奋、疑惑、思考

观察、思考

观察、

消除疑惑

展示升降机模型工作过程，提供感性素材，引起学生注意。

通过提问，引发学生思考，激发学生的求知欲，让学生带着问题进入课堂。

利用生活中的感性材料，通过解决问题，让学生学习液压传动的定义，同时培养学生留心观察实验的能力。

【原理总结】

（开展实验，总结原理）

学生动手实验：

力的较量

两人一组，同时对简易液压传动装置的两个注射器施加压力

利用简易液压传动装置演示小力战胜大力

利用动画再现“小力胜大力”的过程，并利用理论分析产生这一实验现象的原因。

在理论分析过程中，运用到上节课的知识“帕斯卡定律”，利用实验图片帮助学生回忆定律内容

学生实验：

操作升降机

提出问题：

在液体中，压力传递会遵循什么规律呢？

关注学生实验进度，引导学生感受力的大小，并观察两个注射器横截面积的不同。

提出问题：

同学们有什么发现？

科学探究：

进行实验→交流讨论→分析总结

按压注射器，感受力的大小

期待回答：

用横截面积小的注射器时,小力也能战胜大力。

采用简化的模型研究事物原理，使学生了解物理学常用的研究方法。

让学生经历科学探究的过程，亲身感受到“小力胜大力”的效果。

实验现象与学生惯性思维产生冲突，引起学生的因果认知兴趣。

同时，培养学生分析解决问题的逻辑思维能力、交流合作能力。

演示实验

提出问题：

当我把200g的物体放在小活塞上，会出现什么现象？

引导学生理论分析。

提出问题：

小活塞横截面积

，受力

，小活塞受到的液体压强为？

对大活塞同样提问

引导学生说出帕斯卡定律的内容

提出问题：

通过以上的实验和分析，大家知道为什么小力能够战胜大力吗？

引导学生操作升降机，特别注意力度的大小

再次分析升降机结构

观察实验

思考

期待回答：

轻物可将重

物顶起。

部分学生认为现象不变。

思考、分析推导液压传动的原理。

期待回答：

（大活塞：

）

回忆

期待回答：

在密闭容器中，液体压强是等值地传递到液体的各个部分和器壁上。

期待回答：

小针筒横截面积小，由公式知，加在它上面的力在大针筒这边会被放大。

观察发现：

推动升降机用力较大、横截面积大的注射器被用在施力端。

（装置装反了）

利用不同质量的重物演示小力胜大力，初步验证学生的看法。

培养学生观察、分析、总结实验规律的能力。

通过动画直观再现“小力胜大力”的情景，并配合讲解与提问，引导学生思考得出液压传动的原理

利用实验过程的照片，有效地唤醒学生对帕斯卡定律的认识，使液压传动原理的得出更为自然。

同时也帮助学生建立知识之间的联系。

利用已建立的知识“液压传动的原理”分析小力胜大力的原因。

让学生感受简易液压传动装置反装的效果，并学会改进仪器。

【知识应用】

知识应用，拓展提高

1、生活中的应用

液压千斤顶顶起汽车视频

液压千斤顶最主要的结构

通过flash动画分步骤讲解和演示液压千斤顶从慢慢升起物体，到卸载物体的整个过程。

（教学难点）

利用自制千斤顶模型演示千斤顶工作过程

汽车刹车系统

汽车刹车系统中也用到液压传动的原理：

刹车总泵横截面积较小，轻轻踩下刹车踏板，活塞就被推动，刹车卡钳就与刹车盘接触，就可刹车。

2、国防中的应用

歼十战斗机的起落架

推动起落架的力高达1,000,000N，加上液压传动装置后，驾驶员用较小的力就可以操纵起落架。

提出问题：

液压千斤顶顶起汽车和简易液压传动装置的实验有什么共同点？

提出问题：

液压千斤顶可以用怎样的结构实现？

提出问题：

当我拿开200g的重物时，重物下降了，液体又流回小针筒，有什么方法可以解决这个问题？

讲解千斤顶的工作过程

提出问题：

升高物体后，怎样做才能卸载重物？

介绍模型结构演示、讲解千斤顶工作过程

引导学生注意观察单向阀1、2里面小球的运动情况；

指引离得比较远的同学通过指示灯来观察

提出问题：

刹车系统的关键结构是什么？

提出问题：

一个成年人的力量通常为500N，如单靠人力推动起落架，要多少人？

观看视频

期待回答：

都是小力战胜大力

期待回答：

类似简易液压传动装置的结构

期待回答：

在两个针筒之间加一个开关，只能让水进入，而不能出来。

思考

期待回答：

让大油缸的油流走，重物就会下降

观察并描述实验现象

知识运用

知识运用

解决问题

期待回答：

横截面积较小的刹车总泵和横截面积较大的活塞。

期待回答：

2000多人

利用生活实例，激发学生的学习兴趣。

引导学生从“小力顶起汽车”联想到简易液压传动装置的“小力胜大力”，通过类比的方法灵活运用学到的知识

教师通过步步引导，使学生自己得出液压千斤顶的结构，并巩固活塞横截面积与压力之间的关系这一知识点。

充分体现了教师主导，学生主体的教学原则。

单凭生活经验，学生难以对千斤顶的结构及工作过程有较深的认识，flash动画的使用，配合讲解与提问，能很好突破教学难点。

运用模型，形象的展示千斤顶结构及工作过程，有效地突破教学难点。

设计指示灯，使难以观察的现象能形象直观展示在学生面前，有效地解决了传统千斤顶演示仪的缺陷。

描述实验现象，让学生及时运用知识，巩固知识。

让学生学会运用知识，分析解决实际问题。

为学生提供丰富的应用材料，满足高中生的应用兴趣，解决学生感性材料积累不足的问题。

将知识与技术相结合，让学生在应用知识的同时，领会物理与技术的紧密结合，加深学生对科学技术的亲近感，培养学生的

STS观念。

以我国自主研发的战斗机歼十作为素材，展示了我国国防的强大，在巩固知识的同时，使学生的感情得到升华

【特点概括】

辩证分析，概括特点

1、优点：

省力

易于调控

2、缺点

受环境温度的限制较大。

最佳工作温度在15℃—60℃。

再次操作简易液压传动装置，发现液压传动装置漏液严重。

引导学生思考，回忆、总结

简要描述升降机、起落架、刹车系统等，都可连续、平稳地变化的。

提出问题：

零下10℃时，针筒里的水是什么状态？

还能传递动力吗？

指导同学观察简易液压传动装置

知道省力是液压传动的优点之一

自主归纳出

易于控制和调节是液压传动的另一个优点

期待回答：

水凝固了，不能传动。

发现用大力时，装置会漏液

分析归纳液压传动的优缺点，让学生知道任何技术都存在优点和不足，从而学会一分为二地看问题。

【课外制作】

课外制作，锻炼能力

演示自制的挖掘机模型工作

显示制作主要用到的材料

演示挖掘机模型工作

提出问题：

升降机、挖掘机工作的内在原理都是什么？

简单介绍课外制作的步骤

观察、兴奋

期待回答：

液压传动

再次演示模型的工作，前后呼应，

再次激发学生的求知欲和动手制作的欲望。

模型制作中不仅涉及到了本节课的内容，还涉及到一些其他的物理知识，通过布置作业的形式，给学生的课后继续学习留下更大的空间。

【版书设计】

一、概念：

液体——动力

二、原理：

三、应用：

液压千斤顶

四、1、优点：

2、缺点:

附录一本教学设计的创新之处

1.自制教具，配合教学

本节课所用教具都是自制的，成本低、易于取材，适合多数地区的课堂教学，具有普适性、现象明显等特点。

所制教具不仅仅能够增强课堂趣味性，而且有助于学生理解知识，突破难点。

2.以实验为主线，充分体现系列2的特色

系列2注重从技术应用的角度展示物理学，突出实验教学。

因此本节课的设计思路是：

实验—问题—知识—应用，实验和问题贯穿本节课始终，从引入到讲解再到应用，都利用物理实验，并提出问题，启发学生思考，从而引出知识点。

同时所介绍的有关液压传动的应用都来源于生活，并且注重知识与技术的结合。

3.将多媒体融合于教学中，帮助学生突破难点

本节课采用了flash动画，使学生经历知识的建立过程，同时帮助学生突破难以理解的知识点。

本节课的教学难点“液压千斤顶的工作过程”采用了flash动画，将千斤顶工作过程分步骤展示，有利于学生观察和分析。

附录2粤教版高中物理选修2-2第二章第三节