大气压强知识点总结(共9篇)
1、压力与压强的区别和联系:
压力 |
压强 |
|
定义 |
垂直压在物体表面上的力 |
物体在单位面积上受到的压力 |
物理意义 |
物体表面所承受的使物体发生形变的作用力 |
比较压力的作用效果 |
公式 |
F=pS |
P=F/S |
单位 |
牛顿(牛) |
1帕斯卡(Pa)=1牛顿/米2(N/m2) |
大小 |
有的情况下与物重有关,一般情况下与物重无关 |
不但跟压力的大小有关,而且跟受力面积的大小有关 |
液体对容器底部 |
F=pS |
P=ρ液gh (h:容器中某点到液面的竖直距离) |
2、液体的压强:
1、液体内部压强的规律是:液体内部向各个方向都有压强:在同一深度,向各方向的压强都相等;深度增加,液体的压强也增大;液体的压强还与液体的密度有关,在深度相同时,液体的密度越大,压强越大。
2、上端开口,下端连通的容器叫做连通器。连通器的特点是:当连通器里的液体不流动时,各容器中的液面总保持在同一高度。常见的连通器的实例:涵洞、茶壶、锅炉水位计等。
3、计算液体压强的公式是:P=ρgh
其中ρ是液体的密度,g=9.8牛/千克,h是液体的深度。
3、大气压强:
1、定义:大气对浸在它里面的物体产生的压强叫大气压强,简称大气压或气压。
2、大气压产生的原因:空气受重力的作用,空气又有流动性,因此向各个方向都有压强,在同一位置各个方向的大气压强相等。
3、首次准确测定大气压强值的实验是:托里拆利实验。一标准大气压等于76cm高水银柱产生的压强,约为1.013×105Pa。
4、标准大气压强:大气压强不但随高度变化,在同一地点也不是固定不变的,通常把1.01325×105 Pa的大气压强叫做标准大气压强,它相当于760mm水银柱所产生的压强,计算过程为p=ρ水银gh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m=1.013×105Pa;标准大气压强的值在一般计算中常取1.01×105 Pa,在粗略计算中还可以取作105Pa。
流体压强与流速的关系:
1. 气体、液体都具有流动性,因此被称作流体。
2. 在流体中,流速越大的位置压强越小。
重、难点剖析
重力和压力的区别:可以从受力物体、施力物体、大小、方向、作用点等方面来比较。
注意正确地判断受力面积:压强公式 P=F/S 中的S是受力面积,而不是物体的表面积,关键看所讨论的压力是靠哪一个面承受,而不一定是受压物体的表面积,代入数据计算时要注意各物理量单位的对应。
知道液体压强的特征:由于液体受到重力作用,因此在液体内部就存在着由于本身重力而引起的压强。通过推理和实验都可得出液体内部的压强公式为p=ρgh。
公式p=ρgh的物理意义:p=ρgh是液体的压强公式,由公式可知,液体内部的压强只与液体的密度、液体深度有关,而与容器的形状、底面积、液体的体积、液体的总重无关。
公式p=ρgh的适用范围:这个公式只适用于计算静止液体的压强,不适用于计算固体的压强,尽管有时固体产生压强恰好也等于p=ρgh,例如:将一密度均匀,高为h的圆柱体放在水平桌面上,桌面受到的压强:P=F/S=G/S=mg/S=ρgSh/S=ρgh。但这只是一种特殊情况,不能由此认为固体对支持物产生压强都可以用p=ρgh来计算。但对液体来说无论容器的形状如何都可以用p=ρgh计算液体内某一深度的压强。
公式p=ρgh和P=F/S的区别和联系: P=F/S是压强的定义式,也是压强的计算公式,无论对固体、液体、还是气体都是适用的。而p=ρgh是通过公式P=F/S结合液体压强的特点推导出来的,常用于计算液体的压强。
由于液体具有流动性:则液体内部的压强表现出另一特点:液体不但对容器底有压强而且对容器侧壁也有压强,侧壁某一点受到的压强与同深度的液体的压强是相等的,同样利用公式p=ρgh可以计算出该处受到的压强大小。
1. 公式 的物理意义: 是液体的压强公式,由公式可知,液体内部的压强只与液体的密度、液体深度有关,而与容器的形状、底面积、液体的体积、液体的总重无关。
2. 公式 的适用范围:这个公式只适用于计算静止液体的压强,不适用于计算固体的压强。对液体来说无论容器的形状如何,都可以用 计算液体内某一深度的压强。
3. 公式 和 的区别和联系: 是压强的定义式,也是压强的计算公式,无论对固体、液体、还是气体都是适用的`。而 是通过公式 结合液体压强的特点推导出来的,常用于计算液体的压强。
4. 由于液体具有流动性:则液体内部的压强表现出另一特点:液体不但对容器底有压强而且对容器侧壁也有压强,侧壁某一点受到的压强与同深度的液体的压强是相等的,同样利用公式 可以计算出该处受到的压强大小。
常见考法
本知识经常考查液体内部压强的计算,涉及题型有选择题、计算题等。
误区提醒
1. 液体内部压强的规律是:液体内部向各个方向都有压强:在同一深度,向各方向的压强都相等;深度增加,液体的压强也增大;液体的压强还与液体的密度有关,在深度相同时,液体的密度越大,压强越大。
2. 连通器的特点是:当连通器里的液体不流动时,各容器中的液面总保持在同一高度。
【典型例题】
例析:
小英设计了一个实验,验证水的内部压强和水深的关系,所用的装置如图3所示,增加细管内的砂粒可以改变细管浸入水中的深度。
(1)指出所用的测量工具,并用字母表示需要测量的物理量。
(2)逐条写出实验步骤。
(3)根据测量量导出在不同深度处计算压强的公式。
(4)说明怎样通过实验结果判断水的内部压强是否与水深成正比。
解析:
(1)需要用的测量工具是直尺;需测量细管的直径 D和细管浸入水中的深度 H1,H2。
(2)实验步骤:①测出细管的直径D;②在细管中加入少量砂粒,将细管放入盛有水的容器中,平衡后用直尺测出细管浸入水中的深度H1;③增加细管中的砂粒,再将细管放入盛有水的容器中,平衡后用直尺测出细管浸入水中的深度H2。
一、教材分析
教材首先通过与液体的类比,引出大气压强的课题。由于气体的特殊存在形式—看不见、摸不着,所以大气压强对初中学生来说是比较抽象的概念,需要通过一系列新奇、有趣的实验,让他们感受到大气压的真实存在。托里拆利实验中水银柱的高度等于大气压强值应是本节的难点。教材通过介绍生产生活中的气压计,使学生了解一些大气压的测量方法。又通过介绍抽水机等,强化从物理走向社会这一课程理念。
二、教学目标
1、知识与技能(1)了解大气压强;(2)了解测量大气压强的方法,了解大气压强的大小和单位。
2、过程与方法(1)观察、体验跟大气压强有关的现象,感知大气压强的存在;(2)通过感知,认识大气压强在生活中的应用。
3、情感态度和价值观(1)培养学生实事求是的科学态度;(2)了解大气压强的应用,认识科学技术对人类生活的影响。
三、教学重点与难点
重点:大气压强的存在,大气压强的测量。难点:托里拆利实验测量大气压值。
四、教法与学法
教法:通过瓶吞鸡蛋、覆杯、半球等实验探究大气压的存在;通过半球、托里拆利实验粗略和精确测量大气压的值。
学法:在探究实验活动中,体验感受大气压的存在;通过气体压强与液体压强的类比,学习大气压值的计算方法和测量方法。
五、教学准备
教师:玻璃瓶、鸡蛋、酒精棉球、水槽、水、硬纸片、两个粗细相同高度不同的杯子、大小不同的试管各1支。
学生:注射器、水、烧杯、一个吸盘挂钩、玻璃板、弹簧测力计,小吸盘等。
六、教学过程
(一)导入新课
演示:探究实验一(瓶吞鸡蛋)
师:同学们,我们先来做个实验,让瓶子吞鸡蛋,(将鸡蛋放在瓶子上),吞不下去,怎么办呢?(用点燃的酒精棉球在瓶子里烧,再放上鸡蛋),鸡蛋吞进去了,瓶子为什么能吞进比瓶口粗的鸡蛋呢?
(二)新课教学
1、大气压存在
师:鸡蛋虽受重力,但瓶口卡住了它,用酒精在瓶里烧一下,鸡蛋就吞进去了,为什么? 师:我们来了解一下空气(教师介绍大气层)。液体受重力,能流动,液体向各个方向都有压强,空气会不会向各个方向有压强呢? 演示:探究实验二(覆杯实验)师:(将杯子装满水,盖上纸板,倒过来),纸板为什么不掉下来? 演示:探究实验三(小试管在大试管中上升)师:(将大试管装满水,将小试管放进大试管,倒过来,水流出,小试管却上升),小试管为什么会上升?
学生:探究实验四(注射器吸水)
师:请同学们做注射器吸水实验,并分析实验现象。学生:探究实验五(吸盘半球实验)
师:用两个吸盘合在一起,挤出其中的空气,用力拉开,并解释现象。
早在1654年,在德国的马德堡市,就有人做过著名的类似实验—马德堡半球实验。(将两个半径为20cm的铜制半球合在一起,抽出里面的空气,两边用马拉,直到增加到16匹马时,伴随一声巨响,半球才被拉开。经过上述大量探究实验,我们可得到一个什么样的结论? 结论:大气存在压强,大气压强很大。
2、大气压的测量
(1)用吸盘半球实验粗测大气压强值。师:(分析前面吸盘半球实验),当两边用力拉吸盘时,弹簧测力计拉力与大气压力是什么关系?
师生:据p=F/s得,p大气压=F拉力/s 因为吸盘中空气不易抽尽,所以p大气压为粗测值。(2)用托里拆利实验精确测量大气压值。
师:回顾覆杯实验,纸片不掉下来,说明p气〉p水,换一个高些的杯子做实验,纸片还是不掉下来,说明仍然有p气〉p水,什么时候,纸片将掉下来? 分析:p气=p水,即p气=ρgh时; 展示探究实验七(托里拆利实验)
师:为减少h,我们选用ρ较大的水银做实验,当h为76cm高时,液面不下落。据p气=ρ银gh得p气=1.013×105帕,即一标准大气压。师:一标准大气压可支持多高水柱? 分析:据p气=ρ水gh得h≈10m(3)常用气压计 师:(介绍水银气压计、无液气压计、液化气罐上的气压计、医用氧气瓶上的气压计的工作原理)。
3、大气压的变化
师:大气压的值与哪些因素有关?(引导观察大气压与海拨高度关系图 结论:与海拨高度、季节、温度有关。演示:探究实验八(自制气压计)师:(在带塞玻璃瓶塞上打一小孔插入细管,由细管向瓶中吹气)瓶中液面上气压变大,管中液面上升。
4、大气压的应用
师:我们在生活在大气海洋里,身边哪些地方用到了大气压强? 师生:真空吸盘 活塞式抽水机 吸饮料等。
(三)课堂小结 师:学到了什么?(略)教学反思:
一、通过大量探究实验,引导学生感受大气压强的存在,进行大气压强值的测量,观察大气压强的变化,有利于激发学生的学习兴趣,帮助学生深刻认识大气压强。
二、利用气体与液体类比,有利于帮助学生理解大气压的存在,理解大气向各个方面都有压强。
三、改变覆杯的高度做实验,直至展示托里拆利实验,有利于学生理解托里拆利实验测量大气压值的原理,符合学生的认知特点。
教学实践后,发现与自己预设的还是有很大区别: 比如:在“覆杯实验”中,有的同学提出,硬纸片不掉下来,是不是被水“粘”住了?这是在课前没有预料到的,以后应注意此类问题的出现。我应该设计怎样的实 验去证明:纸片不掉下来是由于大气压作用,而不是被水“粘”住的?
课堂中实验较多,但对实验进一步的剖析深度不够,有些同学可能还会存在一知半解现象。 虽然小实验准备的较多,但是还是不够充分。如覆杯实验时,第一次选择的纸片不够平直,实验险些失败。
【教材分析】:
浙教版义务教育课程标准实验教科书——科学——八年级(上)第二章“地球的外衣——大气”第三节“大气的压强”。
【学情分析】:
对于八年级的学生来说,这一章都是学习大气的知识,前两节已经学过了大气层、天气和气温的有关知识,知道天气的主要要素有气温、气压、风、湿度和降水等,在气温的基础上接着学习气压,符合知识的循序渐进。
【教学目标】:
知识与技能:
1、掌握大气压强的存在,且对我们的生活所产生的影响及作用。
2、掌握大气压强的大小,懂得怎样测量气压,以及影响气压大小的因素。
3、理解并掌握气体的流速与压强的关系,在此基础上深入掌握液体的压强与流速的关系。
4、能理解飞机升力的原理。过程与方法:
1、能运用大气压强的知识解释生活中有关的现象;
2、通过动手实验理解所学的关于气体压强与流速的关系;
3、在动手制作飞机机翼模型的过程中,提高学生自身的动手能力。
情感态度与价值观:
1、能将大气压强的知识运用到实际生活中,观察与解释生活中的现象,提高学生自身将知识融合到实际生活中的能力。
2、在动手实验以及制作飞机机翼模型的过程中,能提高自身的动手能力,并培养对科学制作的浓厚兴趣。
【教学重、难点】:
1、怎样通过教学实验证明大气压强的存在,并解释大气压强的是怎样影响这些现象的产生的。
2、选取什么样的实验说明气体的流速与压强的关系,并进行解释使学生理解气体和液体的压强随流速的增大而减小这个难点。
3、怎样通过制作飞机机翼模型,使学生理解飞机升力的原理。
【教学设计】:
一、实验引入
老师:上课之前呢,我们先玩几个活动,同学们要根据老师提出的问题进行的大胆猜测,并且注意观察实验现象,认真思考。演示实验:
1、在玻璃杯里盛满水,在杯口覆盖一张硬纸片,先用左手托住纸片,将杯子倒转过来,问:当左手拿开后,水会不会流出来?为什么? 同学们:(猜想并说出各自观点的理由)老师:演示实验
2、在空可乐瓶里灌些热水,然后倒掉,再旋紧瓶盖,过一会儿,出现了什么现象?为什么? 同学们:(看到现象后思考为什么)老师:(总结学生的答案,引出这节课的内容)例:在刚才第一个实验中,拿开手以后,水为什么不会流出来?第二个实验中可乐瓶为什么会自己变瘪了? 这就是我们这节课所要学习的内容——大气压强。
二、大气压的存在以及大气压的大小
老师:在第一章中,同学们都已经学过了水和其他的液体在内部存在着压强,这两个实验也同样说明了大气对处于在其中的物体也存在着压强,这大气的压强就简称大气压。老师:大家都还记得学习水的压强那一节的内容吧,水内部的压强有什么特点呢?请同学们回顾一下.水的内部压强是不是随着深度的增加而增大,在同一深度,水向各个方向都有压强并且压强相等.老师:那大气是否也会向水一样,对各个方向都有压强? 我们继续用实验说明真相。实验:„„
老师:实验说明“大气会向各个方向对处于其中的物体产生压强.称为大气压强,简称大气压”。
老师:那同学们能不能利用大气压强的知识解释“饮料是怎样进入口中的?” 同学们:„„(老师适当补充)老师:还有滴管中的液体为什么不会滴落下来?挂钩为什么能吸在墙上?
老师:这些都是因为大气压强的作用。大家从这里可以看出大气压强的广泛的应用了吧。老师:既然同学们都知道了大气压强的而存在,那你们知不知道是谁最早证明大气压的存在的呢?是用什么实验证明的呢? 老师:早在1654年,德国的马德堡市的市长就用一个非常著名的实验公开证明了大气压强的存在,他就是用了两个直径为30多厘米的空心铜半球紧贴在一起,用抽气机抽出球内所有的空气,然后让马像两个方向相反的方向拉这两个半球,最后两边都用了8匹马才把半球拉开,现在我们也来看看现代版的马德保半球实验。(观看视频)
老师:既然要用8匹马力量才能抵得上一个大气压,那大气压的大小到底是多少呢?我们怎么测量大气压强的大小呢?我们可以用空盒气压计或水银气压计进行测量。演示:(用分别用空盒测压计和水银测压计测当时教室的气压)老师:(通过两种仪器的示数比较,说明哪个更准确。)老师:大气压的大小是和大气的密度直接相关的,在第一节中我们已经知道,随着高度的增加,大气会越来越稀薄,也就是大气的密度随高度的增加而减小,所以离地面越高的地方,大气压就越小。在海平面附近,大气压的数值接近于1.01*105帕,也就是760毫米汞柱,通常把这个大气压称为标准大气压。
老师:既然我们生活的地球表面竟然有那么大的大气压,我们为什么没有受压的感觉呢?这是因为人对通过呼吸,体内也存在着气体,同时对环境的适应,体内也存在着压强,与体外的大气压能够抗衡,所以感受不到大气压强的存在。
三、气体的流速与压强的关系
老师:我们继续做一个实验,同学们注意观察,我将两个纸杯横放在桌面上,相隔较近的距离,当老师从上往下吹气时,会发生什么现象呢?(演示实验)老师:如果把这两个纸杯相离远一点,结果又是怎样的呢?(演示实验)(参考迪斯尼玩科学)
老师:我们看到,当两个纸杯靠的很近的时候,用力吹时,他们不仅没被吹走,反而靠的更近了;当相距较远时,它们一下子就被吹走了,这是什么原因呢? 老师:为了更深入更直观地让同学们知道其中的原理,我们继续做一个实验,用双手分别捏着两张纸条的一端,使它们垂挂在胸前,沿两张纸的中间向下吹气时,大家注意观察会出现什么现象?(演示实验)为什么?
老师:当吹气时,两张纸条的内侧气体的流速较大,压强就比外侧气体的压强小,外侧的大气压强把两张纸条都向里面挤了,所以吹气的时候纸条反而靠近了。同样的道理,靠的很近的纸杯在吹气时反而靠的更近了。
老师:这也就是当火车快速通过站台的时候,旁边的空气就被快速的挤压而流动,因此靠近火车的地方的大气压强就较小,更远处的压强就较大,所以站在铁轨旁边的人就感觉被吸过去了,这是非常危险的事,所以等待火车来临的时候,必须站在安全线内。老师:我们总结一下规律:气体的压强与流速之间的关系——气体的流速越大,压强就越小;流速越小,压强就越大。
老师:跟气体一样,液体的压强也会随流速的增加而减小。历史上就有这样一件事实:课本59页的“奥林匹克号与豪克号相撞的事故”。
老师:现在呢,给五分钟的时间阅读“飞机的升力”这个阅读材料,阅读完以后剩下的时间就用老师发下去的材料做飞机机翼模型的实验,以每一小桌为单位,看哪一桌做的飞机飞的最高。
四、作业
两个讨论题、练习1、2、3 【教学反思】:
——大气压强
液体压强产生的原因?
空气也受到重力,也象液体那样具有流动性,那么空气内部各个方向也有压强吗?
2.实验注意事项
①管子倾斜水银柱竖直高度是否发生变化?
②管子直径加粗,管中水银柱高度怎样变化?
③做托里拆利实验时,若玻璃管内混有少量空气,会影响水银柱的高度吗?
1.气压增加,沸点升高;气压减 小,沸点降低
2.高压锅可以提高锅内气压,提高沸点
在液体和气体中。流速快的地方压强小,流速慢的地方压强大。
动手做一做
观看杜老师的两个演示实验,思考其中物理道理?
六、连通器
1.上端开口,下端连通的容器,叫做连通器。
连通器里的液体不流动时,各个容器里的液面高度总是相同的。【例1】
连通器原理可以根据液体压强的特点来证明。现在请你顺着下面的思路来试一试:如图所示的连通器是一个U形的玻璃管,里面注入水。设想(想像)在最低处取:一个小液片AB,左支管中水柱高为h左,右支管中水柱高为h右,则:左支管中的水对液片的压强p左=______,对液片的压力方向向_______;右支管中的水对液片的压强p右=_______,对液片的压力方向向_______。讨论:如果h左>h右,则p左=_______p右,液体会向_______移动;如果 h右>h左,则p左_______p右,液片会向_______移动;如果液片不移动,则说明p左____p右,从而有h左=_______h右。
课堂练习【例2】
马德堡半球实验的设计者是()A.奥托•格里克
B.马德堡
C.托里拆利
D.伽利略
【例3】
由于空气也受______力的作用,而且能流动,因而空气内部向_______方向都有压强。
【例4】
大气对浸在它里面的物体的压强叫___________,简称__________。
【例5】
著名的____________实验有力的证明了大气压强的存在。
【例6】
测定大气压值的著名实验是___________实验,大气压值约为__________帕。
【例7】
在测定大气压值的实验中,所用玻璃管的粗细与测量结果______,在实验中应竖直放置,如 果玻璃管倾斜,则管内水银柱长度将_____,水银柱的竖直高度将______。
【例8】
假如用水来做托里拆利实验,管内上方为真空,大气压可支持约_________米高的水柱。
【例9】
托里拆利实验中,玻璃管内液柱的高度取决于()A.外界大气压强
B.外界大气压强玻璃管的粗细 C.外界大气压强和液体密度
D.外界大气压强和玻璃管的倾斜程度
【例10】
把装满水的量筒倒置浸入水面以下,用手抓住筒底上提,在筒口离开水面之前,量筒露出水 面部分()A.是空的 B.有水,但不满
C.充满水
周家庄中学李淑芹
(一)课题
大气的压强
(二)课时
一课时
(三)教学目标
1、知道大气压强产生的原因,了解大气压强存在的实例。
2、知道托里拆利实验的方法及结果,记住大气压强的值。
3.能用大气压强的知识解释有关现象,激发学习物理的兴趣。
(四)重点和难点
重点是理解大气压强的现象,难点是大气压强知识的应用。
(五)教学方法
实验探索,分析对比,指导应用。
(六)教(学)具
演示用:玻璃杯、硬纸片,水,可口可乐瓶1个,广口瓶,浸过酒精的棉球,细砂,煮熟剥壳鸡蛋一个,注射器,钩码,约1米长的玻璃管,水槽水银,皮碗,米尺,烧瓶,两用气筒。
学生用:皮碗(每两位学生一对)。
(七)教学过程
一、引入课题
1、演示实验;实验置疑,激发学生的求知欲。
(1)将硬纸片平放在平口玻璃杯口,用手按住,并倒置过来(提醒学生注意观察),放手后看到什么现象?(硬纸片掉下)
(2)将玻璃杯装满水,仍用硬纸片盖往玻璃杯口,用手按住,并倒置过来,放手后看到什么现象?(硬纸片没有掉下来)。再慢慢按下图1把杯口向各个方向转一圈,又看什么现象?(硬纸片仍没有掉下来)。
2、引题:同学们想知道实验中硬纸片不会掉下来的原因吗?学习了本节课的知识,就知道了。(板书课题)
二、新课教学
(一)大气压强的存在:
1、阅读课本中马德堡半球实验的故事,并要求学生用两个皮碗作模拟马德堡半球实验:
学生照课本中图11—2做实验,两个皮碗口对口挤压。然后两手用力往外拉,发现要用较大的力才能拉开。讨论如何操作,拉开皮碗的力更大。
2、师生讨论:
马德堡半球实验和模拟实验的共同点是:将金属球内和皮碗内的空气抽出或挤出;实验效果(表现为拉力的大小)取决于抽出和挤出的空气的多少。
思考:在大气中,拉开被抽出空气或被挤出空气的马德堡半球或皮碗为什么必须用力,感受什么情况下用力较大,让学生逐步理解大气压强的存在。
3、实验验证:
再看覆杯实验:(如图1)玻璃杯内装满水,排出了空气,杯内的水对硬纸片的压强小于大气压强,在大气压强的作用下,托住了硬纸片。而当把杯口向各个方向转圈时硬纸片未掉下来,说明处处都存在大气压强,且大气向各个方向都有压强。
演示:广口瓶吃鸡蛋实验,将点燃的棉球扔入口向上装有细砂的广口瓶中,迅速将剥壳的熟鸡蛋塞住瓶口,待火熄灭后,观察到鸡蛋慢慢被吸入瓶内,如图2。
讨论:由于棉花燃烧使瓶内气压降低,当瓶内压强小于瓶外大气压强时,鸡蛋在大气压强的作用下,被压入瓶内。
4、小结:
大气对浸在它里面的物体有压强。大气向各个方向都有压强。
引导过渡:马德堡半球实验表明大气压强是很大的。那么大气压强有多大呢?
(二)大气压强的大小:
1、由图3覆杯实验的启示,我们将盛满水的可口可乐瓶去盖倒插在水槽中,发现瓶中的水仍不下落(图4),把水改变成水银,瓶子用试管代替,这就是托里拆利实验如图5,用此实验可研究大气压强的大小。
2、演示
(1)介绍托里拆利实验装置。
(2)边讲边做演示,完毕后,请一位学生上台用米尺测一测玻璃管内水银柱的高。(提示水银柱上方是真空)
教师讲述并板书:大气压强相当于760毫米水银柱产生的压强。
3、学生求出760毫米水银柱的压强的大小。由P=ρgh,算出得:P=105帕。(教师板书这个值),简要说明不同地方大气压强不同,将在下一节课学习。
4、小结:大气压强相当于760毫米水银柱产生的压强,约为105帕。
三、巩固练习
1、演示:将注射器的活塞推向底端,插注射针的孔用橡皮帽盖住,拉动活塞后放手,活塞返回原处(想想为什么?)。再将注射器倒置过来后,在活塞上挂300克的钩码,活塞不会被拉出注射筒。请同学们讨论这又是为什么?
2、演示如图6的实验:将细玻璃管插入烧瓶的软大塞小孔中,用两用气筒抽去烧瓶中的空气后,迅速把玻璃管插入盛水的烧杯中,将会看到烧瓶中有小喷泉出现。讨论原因引导学生归纳解释此现象的要点。
3.学自由发言:畅谈自己观察到的大气压强现象;教师引导、帮助学生用大气压强知识解释常见的大气压强现象。
四、课外作业
赵继红
义务教育《物理课程标准》指出:“科学探究既是学生的学习目标,又是重要的教学方式之一。将科学探究列入“课程内容”,旨在让学生经历与科学工作者进行的相似的探究过程,主动获取物理知识,领悟科学探究方法,发展科学探究能力,体验科学探究的乐趣,养成实事求是的科学态度和勇于创新的科学探究精神。可见,探究性教学应把培养学生的创新精神、探究能力和实践能力,作为教学目标的取向之一;把培养学生的科学态度和价值观、实践操作、解决生活中与物理学相关的实际问题的能力作为教学的重点。现我对 “大气的压强”一节的教学设计如下:
一、设置发现问题的学习环境
观察1 将一干燥的玻璃瓶放在酒精灯上均匀加热一段时间,用一插有长细玻璃管的橡胶塞把玻璃瓶的瓶口塞紧,并倒插入盛水的玻璃槽中,这时玻璃管中的“水往高处走”,如图1所示。
观察2 在一玻璃杯中装满水,用一盖玻片将其盖住,手压住盖玻片,将玻璃杯口向下倒置,放开手后盖玻片并不掉下,如图2所示。
观察3 把一个内径比手指肚稍小一点的玻璃管或饮料吸管插入水中,直到全部被水淹没。用手指堵住管子的一端并将其从水中取出,水依然保留在管中,只有当手指松开被堵塞的管口,水才会流出来,如图3所示。
现象的观察主要是为学生正确理解“大气具有压强”提供感性认识,引起学生注意,也就是为他们发现问题和提出问题提供一种学习环境。同时,这一环境也激发了学生的好奇心,激发了他们学习物理的良好欲望。
二.引导学生思考。促使学生现有概念向科学发展
物理概念的学习是物理学习的基础,只有让学生的感性认识上升到理性认识,才能真正掌握物理概念。科学概念的形成需要有一个构建已有事实的逻辑数学结构的过程,因此,教师还应引导学生做出玻璃管中水、盖玻璃片的受力示意图,进一步明确大气压的存在,这是把原始问题抽象成物理(或数学逻辑结构)模型,也是解决物理问题的关键。
三.从现象的分析与印证,促进学生现有概念向科学概念的转化,培养思维能力和良好的思维习惯
现象的观察与分析为学生建立了“大气压”的概念,但是,概念的正确与否却需要有实验的验证。有步骤地进行实验,不但增强了学生的体验机会,更重要的是为学生概念的形成提供帮助。这时教师可以在组织学生在认真分析前面三个演示实验的基础上,列举出与大气 压强有关的自然现象或物理现象,并演示给学生看,或者说,让学生亲自参与到实验中来。
教师也可利用物理学史中关于人类对大气压强的认识,帮助学生构建具有抽象意义上的“大气的压强”。如马德堡半球实验:德国物理学家奥托?格里克利用自己发明的抽气机把两个直径只有26.4厘米的铁球抽成真空。然后用8匹马来对拉,却怎么也拉不开两个铁球,可见大气压强有多大。
通过学习环境的创设,大量物理事实的印证和类比,诱发学生的积极思考。发现并理解实验的本质,从而养成一种良好的思考问题的习惯。
四.从现象的分析与数据的处理中,学习科学探究方法,培养实践操作能力
学生通过对现象的观察,实验的操作和记录获得了大量的实验数据,但只有对有关的现象或实验数据进行认真分析,才能找出现象内在的本质联系,从而掌握科学探究方法。奥托•格里克通过实验证实了大气压的确很大,但只有测出大气压强具体数据,问题的假设与推断才真实可信。
正因为如此,托里拆利实验就显得十分重要,这一实验在物理学的发展史上有十分重要的意义(如图4),完成这一实验对培养学生的科学态度、科学思想也很有益处。由于水银有毒,实验不宜由学生自己来完成,但教师一定要在实验室演示给学生看。演示时要不断地倾斜玻璃管,并测量出管内水银面与水银槽中水银面之间的高度差,让学生类比分析。教学时也可以利用课本上的插图或教学挂图讲解这一实验,让学生真正明白大气压强就与此时的水银产生的压强相等。还可以对玻璃管中的水银柱进行受力分析,利用二力平衡加以说明,从而让学生掌握分析问题和解决问题的方法。
托里拆利实验,不但证明了大气压强能使水银柱保持在管内不下降,而且还能进一步证明管中水银面的上方是真空。教师在水银槽中加水,然后把倒插在水银槽中的玻璃管缓慢上提,当玻璃营口升到水银和水的界面以上时,管中的水银就流出来,同时水就进入玻璃管中,并充满玻璃管,从而证明了真空的存在。
五.让学生亲手实验,体验探究成功的喜悦与乐趣,领悟物理学家的科学思想和科学精神
活动
1、将两只皮碗紧贴在一起,同桌的两位同学相互对拉。感受大气压的存在,并让学生解释其中的原因。
活动
2、让同学们玩一玩“粘粘球”,让其解释“粘粘球”为何不会从球拍中掉下来。活动三 引导学生回忆前面计算液体压强的方法,讨论如何计算出760mm高水银柱产生的压强,即
讨论 大气压强能支持760mm高水银柱,如果把玻璃管中的水银换成水,大气压强能支持多高的水柱?
引导学生读课后的阅读材料“大气压发现的历史”,体会知识发现的不容易,领悟物理学家的科学思想。学习科学家追求真理坚忍不拔的精神,是新课程的重要目标(情感态度与价值观)之一,因此在探究性教学设计中,应对此特别重现。
六.运用物理知识解决自然现象或物理问题,培养理论联系实际的能力
中学物理教学一直重视物理知识在自然现象、科学技术和生活实践中的运用,以此来体现其科学价值,从而激发学生深入研究、自主学习的兴趣。这也是正确理解物理概念或规律的重要策略之一。探究教学也不例外,只有这样,才能使探究性学习不断深入下去。(1)为什么钢笔墨水用完后,吸墨水时总是要先将吸管压瘪才能将墨水吸起?
(2)抽水机为何只能把水抽到10m高。(3)教材中的“想想议议”。
实验一:在矿泉水瓶周围不同深度,不同方向扎有小孔,装入水后,观察实验现象,并让学生们思考此实验现象说明什么?
实验二:在上述实验的基础上,盖上瓶盖,拧紧后提醒学生们注意观察实验的现象并思考实验现象产生的原因?
通过演示实验一引导学生回顾液体压强的特点、液体压强大小的影响因素和液体压强的计算方法。通过实验二拧紧瓶盖后,喷水现象停止了,激发学生的探究热情,引发小组内的激烈讨论和大胆的猜想,为本节课的课题顺利引入作以铺垫。
二、学生探究新课教学
(一)探究——大气压强的存在
1.认识大气层
课件展示:地球周围的大气层,简单介绍大气层可达上空几千千米,我们人类就生活在这厚厚的大气海洋的底层。
思考问题:这厚厚的大气层受不受重力?对我们有没有压力?有没有压强?
猜想:大气压强的特点?
2.学生自主探究,感知大气压强的存在
①启发思维引入问题:如何利用桌上所提供的器材设计实验证明我们的猜想?
说明:经过一段时间的学习,学生们具有了一定的物理素养。在设计实验验证猜想的这个环节,可充分调动学生思维的积极性,提高小组团结协作的能力,培养小组的独立决策能力。
②自主探究小组交流展示
A.两个小吸盘对在一起挤压后难以分开。
B.将一个小吸盘紧紧按在玻璃板上后难以拉开。
C.将一个小吸盘紧紧按在桌面上后难以拉开。
③比较实验的共同点总结实验的结论
由学生们自主发现三次实验的共同点有两个,其一是挤压和紧按的目的是将吸盘内的空气挤出,这样内部气体压强会减小;其二是最终的实验现象都是难以拉开,这则是由于吸盘外面有大气压力的作用。从而得出验证的结论:大气有压强。
此环节是学生们畅所欲言、各抒己见的环节,老师要鼓励学生大胆表达自己的观点,这也为培养学生的表达交流的能力提供机会。
总结:通过以上这些实验证明:大气存在压强而且向各个方向都有压强。我们常把大气压强简称为大气压或气压。在日常生活中有很多现象都能证明大气压的存在,历史上曾有一经典的实验,生动大胆的证明了大气压的存在,大家看多媒体课件──马德堡半球实验。
3.模拟马德堡半球实验
①利用课件再现马德堡半球实验过程。
说明:增强学生对物理历史的了解,培养学生尊重科学的情感,注重学生的情感教育和价值观的养成。
②改进实验器材模拟马德堡半球实验。(如下图)
说明:改进实验器材,增强演示实验的效果,让学生的理解更轻松,这是新课改为教师们所提出的要求。本次实验采用抽气效果非常好的真空压缩泵代替教学演示用的抽气机,真空压缩泵是冰箱内抽气泵,可到旧货市场采购,其抽气效果好,且没有噪声。改进后的实验,在壮实的六位男同学共同努力才能将两半球分开,生动的实验情景不仅将课堂教学推向高潮,同时也让学生们深刻地意识到了大气压确实存在着,并且还很大,为接下来探究大气压强到底有多大开启了思维。
总结:16匹马都没能将马德堡半球分开,大气压到底有多大呢?同学们回忆一下我们学过的有关压强的知识,想一想我们可以用什么方法来测量大气压强的大小呢?说出你的想法和理由。
(二)探究 大气压强的值
1.利用P=F/S的原理来测定大气压强的值
①启发思维,引入问题:大气压有多大呢?如何利用桌上所提供的器材设计实验来测出大气压的值?(友情提示:实验时应测出哪些物理量?如何来测这些物理量?)小组讨论交流后可利用实验器材尝试着来完成实验。
实验改进:由于教学所用弹簧测力计的量程太小,不能完成大气压力的测定,将市场购买的量程为10kg的小弹簧称改制成100N的弹簧测力计,器材准确性高,为得到的准确实验结论提供了保证。(如下图)
说明:小组尝试后,首先提出实验所遇到的困难和存在的困惑,如实验中利用弹簧测力计测拉力时什么时候读数,怎样测小皮碗和玻璃板接触的面积等等,这样有助于培养学生们发现问题的能力。对待学生所提出的问题,如果学生自己能够解答的老师决不参与,在学生们讲解不到位的老师才给予补充,这也是旨在培养学生自主思考解决问题的能力。这个实验中小皮碗与玻璃板接触的有效面积为35cm2,老师只是简单的作以说明,这样可适当降低实验的难度。
②自主探究小组交流展示
说明:通过小组的共同努力很快地完成了实验,在交流展示中享受着实验的收获。这不仅是课堂教学的收获,更是学生自主成长的收获。课堂上能让学生人人参与,真正活动起来,课堂的教学才有意义,才有活力。
2.利用P=ρgh的原理来测定大气压强的值
录相:托里拆利实验的过程。
思考:①玻璃管内的水银为什么没有全部流下来?其上方的真空是如何形成的?②玻璃管内高出来的这部分水银柱所产生的压强如何计算?③等压面的建立依据了液体压强的什么知识?科学家托里拆利是如何巧妙地测出大气压强的值?
小组讨论交流后,老师规范问题的答案同时分析实验原理。
说明:由于此实验的原理难度较大,在学生们自主交流后,老师要引导学生从力学角度分析,玻璃管内水银没有全部流下来的原因,要明确点出正是大气压强支撑着高出来这部分液柱,并且大气压强的大小决定着它所能支撑的液柱的高度,这样利用液柱所产生的压强就可计算出大气压强,这种科学方法被称为等效替代法。
标准大气压的值:利用课本小组自主学习标准大气压的规定和大小。
总结:上面用了两种不同的方法完成大气压的测定,得出的结果都近似为105pa,这也说明了同学们的实验的准确性,现在我们测定大气压也有专用的实验器材——气压计,关于气压计的学习我们下节课会详细研究。接下来同学们可思考一下生活中,哪些现象利用了大气压强的知识?
(三)大气压强在生产和生活中的应用
课件展示:吸管吸饮料的过程,小组讨论交流吸取饮料的原理。
谈谈生活或生产中还有哪些现象用到了大气压强?
说明:大气压力和压强与人们的日常生活、生产技术有着密切的联系,本节课从生活场景走进物理学习,又从物理学习走向社会应用,体现物理与生活、社会的密切联系。在交流中学生们较了解生活中大气压的应用,而对生产中的相关应用了解较少,对此老师可适当准备一些相关的课件,帮助学生了解生产中是如何利用大气压来搬运大张的玻璃板,灯泡等实际问题。这不仅能增强学生对大气压的理解,还可大大提高他们的学习热情,感悟意识物理知识的价值。
三、课堂小结及检测
【大气压强知识点总结】推荐阅读:
大气压强学案01-04
关于大气压强的实验09-22
大气压强的教学反思11-22
第三节 大气的压强01-02
1大气压强教学设计11-16
第3节大气的压强110-21
中考物理压强知识点总结11-02
八年级物理下册压强的知识点11-20
大气商务礼仪知识培训06-19