第一节 大气的压强

教学设计示例（一）

大气的压强

一、教学目的：
（一）知识与技能目标
　　1．了解大气压的存在．知道大气压强的数值是很大的．
　　2．理解托里拆利实验原理．
　　3．培养学生观察、分析、归纳能力．
　　４．培养学生动手实验能力．
　　５．培养应用所学知识解决实际问题的能力．
（二）过程与方法目标
　　1．对托利拆利实验原理进行分析，使学生掌握推理的方法．
　　2．渗透等效思想．
（三）情感、态度与价值观目标
　　通过马德堡半球实验的学习，使学生爱科学；在对托里拆利实验原理的学习，使学生体会理性思维的成就．
（二）教具：
　　大、小玻璃试管各一支，广口瓶，剥壳熟鸡蛋，酒精棉，细砂，玻璃茶杯，硬纸片，水，红色水，水槽，真空罩，抽气机，模拟马德堡半球橡皮碗一对，托里拆利实验器材一套，钩码若干，幻灯片若干，投影仪一台．
（三）教学过程：
　　1  复习旧知
　　(1)什么叫压强？定义式？
　　(2)如图1所示，截面为S的试管，内盛密度为ρ的液体，液面与管底的高度差为h，（由幻灯打出），液体对管底的压强多大？

　　2  引入新课
　　请同学们看以下两个实验．
　　【演示1】“腹管上升”实验（如图2）
　　盛红色水的小试管在水向下流出的大试管内上升．为什么？
　　【演示2】：“瓶吞蛋”实验（如图3）

　　（先让学生轻轻用力看是否能将鸡蛋完整地压入瓶内，然后进行实验）．点燃酒精棉后将发现鸡蛋“嘶”的一声掉入瓶内．为什么？
　　讲述：为了解释以上现象，我们一起来学习大气压强知识．
板书：第十一章  大气压强压强
　　3  进行新课
板书：1．大气压
　　【演示3】教材图11—2模拟马德堡半球实验．挤出两个皮碗之间的空气，使两个皮碗紧紧地合在一起．
　　问：皮碗外面还有什么？答：有空气．
　　再将皮碗的一端逐次增挂钩码，（如图4），钩码拉不开紧合的皮碗．

　　质疑：皮碗为什么不脱落呢？是否有种力将其压在一起呢？此力是谁施加的呢？
　　【演示4】取下钩码，将合紧的皮碗挂在真空罩内抽空，（如图5）皮碗自动脱落．

　　问：真空罩内的皮碗为什么会自动脱落？
　　答：抽空后，皮碗周围没有空气，失去了将两皮碗压在一起的力．
　　追问：此力是谁施加的呢？
　　答：是空气施加的．
　　再问：这个实验说明了什么？
　　答：空气对浸在它里面的物体有压强．
　　讲述：我们生活在大气的海洋的底层，大气对浸在它里面的一切物体都有压强．
　　板书：大气对浸在它里面的物体的压强叫大气压强，简称大气压或气压．
　　接着，让学生阅读课本中马德堡半球实验的故事，并讨论半球不易拉开的原因，然后分析解释图2、图3实验现象的原因．
　　并强调指出：以上实验证明了大气压的存在．
　　【演示5】“覆杯实验”：（如图6）
　　使杯口分别朝不同的方向．
　　问：硬纸片为什么不脱落？说明了什么？
　　答：由于大气压的作用托住了硬纸片及杯内的水，使之不致脱落．这个现象说明了大气对各个方向都有压强．
　　板书：①大气对各个方向都有压强．
　　然后，再用幻灯片分析马德堡半球实验中大气在各个方向对半球都有压强．（如图7）

　　由液体压强的产生原因引入大气压的产生原因
　　板书：②空气因受重力作用而产生压强．
　　板书：2．大气压的大小（由马德堡半球实验可知大气压很大引入）
　　【演示6】 由实验结合幻灯分析探讨测量方法
　　由图8(1)，大气压托起杯内的水柱，如求出了p，即知大气压的大小。

　　如图8(2)大气压托起杯内的水柱．使托起的水柱最高时，水柱产生的压强即等于大气压的大小．
　　由增长玻璃管的长度来增加水柱的高度．由于p=p_水=ρgh_水，而ρ_水太小，需h_水很大．玻璃管的长度不够，改用增大ρ，减小h的方法，取ρ很大的液体——水银来测大气压的大小
　　【演示7】托里拆利实验，边做边讲．
　　让学生注意观察，玻璃管倒立在水银槽内后，水银柱的变化是：先下降，达到一定的高度后停止下降，由管侧的刻度尺读出管内外水银面的高度差约760mm．（如图9）

　　问：(1)此时管内水银柱的上方是否有空气？（没有）
　　(2)管内水银柱不再落下是靠谁托住了它？（大气压）
　　(3)760mm水银柱的压强与大气压的关系如何？（相等）
　　板书：p=p_水银=ρ_水银gh_水银=13.6×10³kg／m³×9.8N／kg×0.76m
　　　　　=1.01×10⁵Pa≈10⁵Pa．
　　引导学生体会大气压的大小．
　　人的手掌面积约50cm²，作用在手掌上的大气压力约500N，相当于一个质量50kg的人站在手掌上产生的压力．
　　质疑：由此可知，我们人体在大气中承受着强大的大气压力作用，为什么没有被压瘪呢？
　　【演示8】（如图10所示），取一带阀的空油漆桶，首先让一个同学站在桶上压一压，没发现任何形变．将阀门接抽气机抽出桶内的空气，将发现油漆桶逐渐变瘪了．

　　提问，分析原因后指出：我们人体内部存在着气体压强，与外部的大气压相互抵消，否则，我们的命运将与这个油漆桶一样．
　　4  巩固新课
　　(1)小结：略
　　(2)如果将托里拆利实验的玻璃管内的水银换成水，大气压能托起多高的水柱？
　　（先放大气压托水柱的录像，后计算）．
　　得：大气压能托起的水柱高约10米．
　　5  布置作业
　　(1)课本P．131习题：1、2．
　　(2)阅读课本P．137大气压的发现史．

教学设计示例（二）

第一节　大气的压强

一、教学目标
（一）知识与技能目标
　　1．了解大气压的存在．知道大气压强的数值是很大的．
　　2．理解托里拆利实验原理．
　　3．培养学生观察、分析、归纳能力．
　　４．培养学生动手实验能力．
　　５．培养应用所学知识解决实际问题的能力．
（二）过程与方法
　　1．对托利拆利实验原理进行分析，使学生掌握推理的方法．
　　2．渗透等效思想．
（三）情感、态度与价值观目标
　　通过马德堡半球实验的学习，使学生爱科学；在对托里拆利实验原理的学习，使学生体会理性思维的成就．
二、课时安排
　　1课时
三、教具学具准备
　　（１）马德堡半球实验：马德堡半球1套、抽气筒1把或手摇抽气机1台（２）学生实验：塑料挂衣钩每人两个（３）瓶子吞鸡蛋实验：鸡蛋1个、玻璃瓶１个、（４）一杯水（染成红色），一个空杯，一个胶头（或橡皮套），一根玻璃管（两端开口，粗细均匀，长20cm，内径约5～10mm均可）．（５）学生实验：两端开口的玻璃管，橡皮膜每组一套．
四、教学步骤

（一）关于大气压存在的教学

　　１．学生课前实验1：上节课布置学生课后做课本Ｐ162利用大气压托住液柱下的纸片的实验（课本图11－３）．
　　本节上课时检查提问观察到的现象，请学生介绍经验．并把图画在黑板上．
　　２．演示实验2：瓶子吞鸡蛋实验．请一学生到讲台尝试用手把鸡蛋塞入瓶中，不成功，然后教师演示瓶子吞鸡蛋实验．教师提问：是什么力将鸡蛋压入瓶内的，让学生猜想．
　　３．演示实验3：
　　（1）出示玻璃管，将空杯置于管的正下方，然后向管内倒水，可看到水从管底流出．
　　（2）左手拿管，并且用食指紧紧堵住玻璃管的下端，仍然向管内注入水，至满（见图1）．
　　（3）教师提问：为什么水不会从下面流出？
　　学生回答：因为管底被手指堵住了．
　　教师指出：由于管底被手指堵住，所以手指对管内的水产生向上的压强，支承住了水柱．
　　（4）教师提问：若此时将管倒过来，使其开口端朝下，水会不会流出？

　

　　（5）左手拿管不变，同时用右手中指抵住玻璃管的上口，然后将管倒置，（倒置过程中，手指不要松开）．
　　（6）接着故意缓慢移开右手指，使下面的管口露出．这时可见红色水柱并没有流出来！（见图2）
　　教师：难道管里的水突然没有了重力吗？
　　教师提问：虽然我们看不见管口有物堵住它，但管口附近是不是任何物体都没有呢？
　　学生：有空气存在．
　　教师讲解：在管口四周存在着我们看不见的大量空气，这些气体起到了手指的作用，堵住了管口，使管内的水竟然无可奈何地呆在里面．这说明了这些大气对管底的水面有向上的压强，支承着水柱．
　　（7）教师：因为现在管内的水只有下面受到了大气压强的支承作用，所以很难流出；但如果同时有大气作用在管的上水面，那么上、下作用的气压相互抵消，水就会在重力作用下流出来．
　　（8）松开左手食指，水应声落下．（学生开始相信大气有压强）
　　（9）教师介绍：在许多化学、生物实验中常使用“移液管”也是运用了同样的道理．如下图所示：

　　４．请学生解释实验１和实验２的原因．
　　５．学生实验：想办法利用大气压把两个塑料挂衣钩相互“吸”在一起．实验后请几个学生介绍自己的做法．
　　６．播放动画片介绍具有戏剧性的有关马德堡半球的故事．师演示马德堡半球实验，请几个学生拉一拉半球，感受大气压强的巨大．（或者请几个学生在课余先阅读扩展资料，把该故事改编为一个生动的短剧，在课堂表演，同时在教师帮助下演示该实验．让学生感受到市长的爱科学的品质，从而树立学好科学的决心．）
　　教师总结：原来地球周围被厚厚的大气层包围着，空气也像液体那样能流动，空气内部向各个方向也都有压强．大气对浸在它里面的物体的压强叫做大气压强，简称大气压或气压，以上实验都有力地证明了大气压的存在．

（板书）大气对浸在它里面的物体的压强叫做大气压强．

　　７．可以介绍什么是大气：“地球周围的空气叫大气”，与大气相通的（如房间的空气、开口瓶中的空气等）空气也都叫大气，但密封在容器中的气体不能叫大气，如氧气瓶中的氧气，压缩空气储气罐中的压缩空气等都不能叫做大气．

（二）关于托里拆利实验的教学

　　教师提问：马德堡半球实验说明大气压强很大，大气压强到底有多大呢？

（板书）2．大气压强的值．

　　１． 讨论实验１
　　（１）引导学生分析出：纸片不掉是因为大气压力大于杯中水对纸片的压力与及纸片的重力之和，即

　　　　P_气＞ρ_水gh₁＋mg．

　　（2）假想：如果杯子再加高一些、变细一些（换成一根玻璃管）、如图2所示进行实验时．若纸片还是不掉下来，这说明仍然有P_气＞ρ_水gh₂．这样我们设想杯子（玻璃管）继续层层加高，纸片总有掉下来的时候．则纸片刚要掉下来时，如果忽略纸片的重力应有P_气=ρ_水gh．所以我们只要测量出此时水柱的高度h，计算出水柱的压强，大气压强就等于这段水柱所产生的压强．
　　（3）过渡：上述实验有很多不足之处，首先纸片本身有重量，会影响测量结果；纸片的密封性也不怎么好，管内容易混入空气．其次，水柱若有升降也不易调节．我们把它放到盛水的水槽中去，如图3所示．

　　播放录象．录象中１０米高的水柱会让学生留下深刻的印象．
　　请学生迅速计算大气压承受１０米高的水柱，那么大气压至少有多大？　
　　（4）转换：很早以前，科学家伽利略就已经想到，大气压只能支持大约10米高的水柱，这需要用实验来验证，他想如果用水来做实验，所用的玻璃管至少要10米长，做起实验来很不方便．于是他想到了用地球上密度最大的液体水银代替水做上述实验，该实验由后来他的学生托里拆利完成，后来成为托里拆利实验．
　　但是水银及其蒸气是有毒的，该实验我们通过录象来学习．
　　观看录像，要求观看时注意几个问题：
　　①开始水银为什么下降？
　　②后来水银柱为什么静止而不再继续下降？
　　③试管内水银柱的上方是真空还是空气？
　　④水银柱产生的压强是多少？如何计算？
　　⑤大气压的值是多少帕？还可以用什么表示？
　　看完录像后结合板图逐一讨论回答．
　　（5）结沦：76厘米高水银柱是大气压支持的，所以大气压的值等于为76厘米高水银柱产生的压强．
　　２．为加深对大气压的理解．根据学生水平可以选择下列部分题目让学生讨论：
　　（１）课本Ｐ163的想想议议，把量筒换成一端用橡皮膜封闭的玻璃管．让学生动手实验，注意观察量筒内液面的变化情况，分析为什么？然后思考并实验：把橡皮膜拆去后，玻璃管两端开口，观察管内的液面会否上升？
　　（２）若托里拆利实验中管内水银面上不是真空．在灌入水银时不小心混入了气泡，大气压是否仍等于水银柱产生的压强？
　　（３）是否有其它巧妙办法可测出大气压强的值呢？（如用吸盘、弹簧秤和刻度尺来估测）

（三）小结

    今天学习了两个内容，一是通过实验，尤其是马德堡半球实验充分认识到大气压的存在，二是托里拆利实验说明大气压的值等于实验中管内水银柱产生的压强．

（四）随堂练习

　　1．下列现象利用大气压工作的是            ：（1）针筒抽取药液，（2）吸附在玻璃上的塑料挂衣钩，（3）自来水笔吸墨水，（4）吸管吸饮料．
　　2．某同学在做托里拆利实验中，不慎在玻璃管中混入了少量空气，则测量结果将（  ）
　　A．偏大  B．偏小  C．相等  D．都有可能
　　3．在做托里拆利实现时，已测得管内外水银面高度差为76cm，若再向槽内加水银，使槽内水银面上升1cm，则管内外的高度差为              ．
　　4．在做托里折利实验时，下列现象中能说明玻璃管上方肯定是真空的是（  ）
　　A．把玻璃管稍向下按，管内水银面上升
　　B．把玻璃管倾斜，水银柱长度增加，最后充满全管
　　C．管内外水银面高度差为76cm
　　D．管内外水银面高度差为76.5cm
　　５．如果汽水瓶是由橡皮塞密封的，在橡皮塞中间插入一根吸管（橡皮塞与吸管间不漏气）从吸管中是否能喝到汽水，为什么？
　　６．汽油桶上有两个口，运输过程中两口都要密封．使用时要想从Ｂ口中倒出油来，Ａ口也要打开，为什么？