kiayun手机版登录app游戏登录入口.手机端安装.cc 优秀STEAM案例 | 究竟是液体还是固体——非牛顿流体初探

：课程背景以及目标在于，探索物质的各类形态属于科学研究的关键内容，学生所熟知的物质水，能够以冰、水蒸气的形态呈现，这些能够凭借直观感受知晓的均是于生活里常见的物质形态，即气态、液态、固态，自然界是丰富多样的，具备各种状态的不同物质体，除此之外，物质在同一个状态类别当中依旧有可能展现出不同的性质，就像固体存在晶体与非晶体的区分，看上去为液态的物质，依据性质的差异，存在牛顿流体和非牛顿流体的差别。

人体的血液属于一种并非牛顿流体的物质，对血液流体力学性质展开研究，并且基于此进行诊断，这在医学范畴内是一项具有重要意义的课题。

本节课让学生研究非牛顿流体有哪些特别之处。

很好地，有趣的现象能够与的与，此其学生数学课程内容相关内容学习活动结合起来，于学生观察现象之际，让其学习物理知识，并且运用对物理量和物理规律用作为测定使用对象的数学工具对它们进行设想。

课程领域：物理、数学

建议年级：四年级

建议时间：115分钟

课程任务是，先去了解常规固体以及液体的性质，接着观察非牛顿流体，感受它跟生活里面常见液体的区别，随后通过精确量取来配制非牛顿流体，并且确立配方，配制成功以后，探索非牛顿流体的性质，还要记录以及描述。通过完成这些任务，加强对溶液配比、体积、质量的基本认识，提升总结归纳能力。

教学过程

一、导入(15分钟)

1.认识非牛顿流体和牛顿流体(5分钟)

简而言之，牛顿流体通常所指的是，那种缺少黏性的小分子纯净物构成的液体，或者是低速流动的气体，而非牛顿流体一般指的是，构成成分由较大分子物质形成的溶液、纯净物，又或者是高速流动的气体。这两者在概念方面存在的区别如下，非牛顿流体的剪应力跟剪切应变率之间并非呈现线性关系，简单来讲就是，在遭受击打之际非牛顿流体不会迅速做出形变反应。

2.举例说明非牛顿流体(5分钟)

生活当中、生产领域以及大自然里、广泛存在着非牛顿流体kiayun手机版登录app游戏登录入口.手机端安装.cc，身为教师、能够先让各个小组、展开头脑风暴、去讨论他们所熟悉的、生活范畴内的非牛顿流体、之后再朝着他们、导入非牛顿流体相关的例子 。

人身上存在着多种体液，比如血液、淋巴液、囊液等等kia云手机版登录，以及类似细胞质那般的“半流体”，这些都属于非牛顿流体；高分子聚合物的浓溶液以及悬浮液等，通常情况下也属于非牛顿流体。

泥石流属于非牛顿流体，与之类似的，石油是，泥浆是，纸浆是，油漆是，油墨是，牙膏同样也是非牛顿流体 。

食品工业里的番茄汁，淀粉液，蛋清，苹果浆，浓糖水，酱油，果酱，炼乳，琼脂，土豆浆，熔化巧克力，面团，米粉团kiayun手机版登录打开即玩v1011.速装上线体验.中国，还有鱼糜，肉糜等各类糜状食品物料，也统统是非牛顿流体。

3.观察非牛顿流体的特殊性质(5分钟)

老师拿出两个个头较大的透明玻璃缸类的器皿，往其中一个器皿里倒进半瓶洗洁精，又往另一个器皿里倒入同样数量的水，与此同时拿玻璃棒在两个器皿当中进行搅拌，以此让学生去观察出现的状况。能够观察到的是，洗洁精也就是非牛顿流体，在旋转的时候好像被吸附到了玻璃棒上面，进而形成凸面；然而水看上去则是附着在容器壁上，形成凹面。

思考:是否可以用非牛顿流体的知识解释这个现象?

二、任务执行与反思(100分钟)

(一)第一个任务的执行与反思(50分钟)

1.出示任务和评价量规(5分钟)

(1)任务：教师要求学生去配制溶液，该溶液是非牛顿流体且浓度差异较大，之后让学生开展实验，去体会非牛顿流体的性质，此性质会随着溶液浓度的变化而发生改变，进而尝试着把不同的点总结出来。

(2)材料有，纸盘，或者较大的培养皿，纸杯，淀粉，水，勺子，搅拌棒，注射器。

(3)评价量规:非牛顿流体溶液配制评价量规

1分

2分

3分

配制组数

只配制了两组或更少的溶液

配制了三组不同浓度的溶液

配制了四组及以上不同浓度的溶液

没有针对所配制溶液里的溶剂与溶质的比例，给出数字化的定量，只是做出了多少方面的比较，。

对比配制溶液里的溶剂与溶质之间所形成的比，进行了数字化精确的度量，不过，所运用的方法以及实际操作的整个过程，存在着细微的误差 。

对所配制溶液里的溶质跟溶剂之比，做出精准的数字化定量，所采取的诸多方法，以及各项操作，皆是严谨无误的 。

记录

没有进行特点记录,或记录杂乱无章

进行了一些简单的记录，但漏掉测试结果的部分

进行了准确而严谨的记录，内容翔实工整

特点发现

只发现了一个特点表现或没有发现规律

发现了两个特点表现及其规律

发现了三个或以上的特点表现及其规律

组内分工合作

由少数组员完成所有工作

所有组员都参与溶液配制,但分工不是很明确

分工合理,合作顺畅

2.执行任务(20分钟)

正式执行制作任务,教师要求学生依照评价量规思考以下问题。

你们小组决定进行哪些测试?对这些测试有什么猜测吗?为什么?

有着怎样的测试是并不需要借助工具来进行呢，有着怎样的测试是必须要借助工具才能开展嘛，而需要借助的又会是什么样的工具呀。

何种测试属于能够被量化范围，什么样的测试处于没办法立刻实施量化的状况下，你们认为要是进行量化的话还欠缺什么呢？

根据所给材料是否能获得某些提示?

导入部分提到的非牛顿流体的黏性可以让你获得哪些提示?

3.总结和反思(25分钟)

全部小组完成任务后,教师组织学生讨论

都是哪些特点，各个小组分别总结出来了呢？非牛顿流体的性质，是怎样随着液体的浓度发生变化的呢？

可不可能存在另外一些状况会致使这些性质发生改变呢？（像是，液体流动的速度，重力所处的条件，光照的情况，温度的情形等等。）。

深入拓展进行思考，联系教师于课堂之上所讲授的相关内容，高速流动着的空气能够转变成为非牛顿流体，讲一讲在魔幻小说里面才会出现的透明的空气墙有无可能变成现实，原因是什么 。

(二)第二个任务的执行与反思(50分钟)

1.出示任务和评价量规(5分钟)

(1)任务，是要让学生，依据要求，借助非牛顿流体，去制作出一个虹吸艺术品。

教师向学生提出，要用洗洁精来做虹吸实验，操作方法是，准备一个装满洗洁精的烧杯，以及一个空烧杯，把装满洗洁精的玻璃弯管连接这两个烧杯，且空烧杯侧的弯管出口要低于另一个烧杯里的洗洁精液面。借助非牛顿流体的特点以及各色食用色素，制作一个彩色的虹吸，要求虹吸临近原液面的管口要高于另一侧液面，且越高越好。随后，则换用水来开展同样实验，观察会有哪些不同之处。

有烧杯、玻璃弯管、洗洁精、水、尺子、食用色素以及注射器这些材料 。

(3)评价量规:虹吸艺术品制作评价量规

1分

2分

3分

测量和记录

没有采取有效的测量或记录

进行了测量和记录,有一些误差

测量和记录较严谨,内容翔实工整

管口高度

高度不够,实验失败，没有完成虹吸作用

实验成功,高度符合要求

实验成功,高度最高

艺术性

缺乏艺术性

较好地使用了食用色素,有艺术性,但有不足

美观,艺术效果好

组内分工合作

由少数组员完成所有工作

所有组员都参与制作,但分工不是很明确

分工合理,合作顺畅

2.执行任务(20分钟)

正式执行制作任务,教师要求学生依照评价量规思考以下问题。

为了提升弯管所在位置，然而又不让虹吸这种作用终止，你们究竟会采用怎样的办法呢？

不致使虹吸作用停止，为了提高弯管位置起见，你们是否需要开展一些前置性的实验？这些实验要通过怎样的方式去完成呢？

要怎样才能保证弯管中装满了洗洁精而没有气泡？

你们小组是怎样利用食用色素和水进行艺术性设计的?

导入部分提到的非牛顿流体的黏性可以让你获得哪些提示?

3.总结和反思(25分钟)

全部小组完成后,教师组织学生讨论。

把各组的结果加以汇总，运用洗洁精来开展虹吸作用，弯管高于液面的高度的极限数值究竟是多少了呢？这个数值是恒定不变的吗？要是并非如此，它与某些要素相联系吗？

每一个人都去认真地思索一番，是不是还存在着别的某些状况，这些状况有没有可能会使得非牛顿流体的这些特性发生改变呢🙄？

换用水来进行同样的实验,实验结果有哪些不同?

联想拓展思考，于茫茫宇宙当中，要是借助搅拌机去搅出一个呈现非牛顿流体状态的液球，且此液球处于悬浮状态，随后当我们猛然间朝着那悬空着的液球挥出一拳时，究竟会出现何种现象呢？