老師:魚類在水中會受到水的壓強,那么在大氣中的物體是否會受到大氣的壓強呢?今天這堂課,就讓我們一起來認識“大氣壓”。
講授新課:
感受大氣壓的存在
師:老師先給大家表演一個魔術(shù)。
實驗1:在一個玻璃杯里盛滿水,杯口覆蓋一張硬紙片。用手托住紙片,把杯子倒過來,把托紙片的手移開后,觀察現(xiàn)象。
師:你觀察到了什么現(xiàn)象?
生:紙片沒有掉下來。
師:為什么?
生1:是水把它吸住了。
生2:是大氣把它托住了。
師:怎樣證明是水吸住的,還是大氣托住的?
生3:如果是水吸住的,那么在抽走大氣仍然有水的情況下,紙片是不會掉下來的。反之,如果是大氣托住的,紙片就會掉下來。
實驗2:把剛才的水杯倒放在玻璃鐘罩內(nèi),并用抽氣機不斷往外抽氣。
現(xiàn)象:氣抽到一定程度時,紙片掉落。
師:現(xiàn)在你知道是水吸住的,還是大氣托住的嗎?
生(齊聲):是大氣托住的。
師:大氣是向什么方向托住紙片的?
生4:向上。
師:同學(xué)們,下面兩個實驗分別有什么現(xiàn)象?為什么會有這樣的現(xiàn)象呢?老師為大家演示。
實驗3:用吸管吸牛奶盒中的牛奶,當(dāng)牛奶吸完后繼續(xù)吸,觀察現(xiàn)象。
實驗4:將一只薄膜塑料袋放入廣口瓶內(nèi),使塑料袋盡可能貼近瓶壁。將袋口沿瓶口翻過來,用橡皮筋緊緊扎在瓶口上。試試看,你能否將塑料袋從瓶內(nèi)拉出來。
生5:牛奶盒會變癟。因為牛奶吸完后繼續(xù)吸,使牛奶盒內(nèi)的壓強變小了,外界的大氣壓大于盒內(nèi)的壓強,把牛奶盒壓扁了。
生6:塑料袋拉不出來。因為塑料袋貼近瓶壁,同時袋口扎緊,使塑料袋與瓶內(nèi)壁間的氣壓變小,外界的大氣壓將塑料袋緊緊壓在瓶內(nèi)壁上。
師:大氣是向什么方向壓牛奶盒、壓塑料袋的呢?
生7:向內(nèi)壓牛奶盒。
生8:向瓶內(nèi)壁壓塑料袋。
師:大量現(xiàn)象表明,大氣向各個方向?qū)μ幱谄渲械奈矬w會產(chǎn)生力的作用。大氣產(chǎn)生的壓強叫大氣壓強,簡稱大氣壓。
(教師出示三張圖片:吸飲料、吸盤式掛鉤、自來水筆吸墨水)
師:思考與討論1:杯中的飲料為什么能夠通過吸管進入口中?
思考與討論2:帶有掛鉤的吸盤為什么能牢牢貼在瓷磚表面?
思考與討論3:自來水筆吸墨水,當(dāng)把筆上的彈簧片按幾下時,墨水就吸到橡皮管里去了,為什么?
生9:吸飲料時,將吸管內(nèi)的空氣吸走,使吸管內(nèi)的氣壓變小,外界的大氣壓大于吸管內(nèi)的壓強,向下壓飲料,把飲料壓入口中。
生10:吸盤壓在墻壁上時,擠走了吸盤與墻壁間的空氣,使吸盤內(nèi)的壓強變小,外界的大氣壓大于吸盤內(nèi)的壓強,將吸盤緊緊壓在墻壁上。
生11:自來水筆吸墨水時按壓彈簧片,使橡皮管內(nèi)的空氣被擠走,橡皮管內(nèi)的壓強變小,外界的大氣壓大于管內(nèi)壓強,將墨水壓入橡皮管。
師:相信同學(xué)們現(xiàn)在對大氣壓是存在的已經(jīng)深信不疑。其實古人很早就注意到大氣壓強這個現(xiàn)象了。早在1654年,德國馬德堡市市長格里克就在馬德堡市公開表演了一個著名的實驗——馬德堡半球?qū)嶒灐K麑蓚€直徑為30多厘米的空心銅半球緊貼在一起,用抽氣機抽出球內(nèi)的空氣,然后讓馬向相反的方向拉兩個半球。直到兩邊的馬各增加到8匹時,才把半球拉開。
?。ń處煵シ乓曨l,介紹“馬德堡半球?qū)嶒灐保?/span>
師:在實驗中,用了16匹馬才把這兩個半球拉開,你體會到了什么?
生12:大氣壓很大。
測量大氣壓的大小
師:那么,大氣壓到底有多大呢?我們能想辦法粗略測量嗎?
(教師出示一個去掉針頭的注射器,演示在注射器活塞推到底部,前端堵住和不堵住兩種情況下,拉動活塞有什么不同)
師:為什么兩種情況下拉動活塞有所不同?
生1:前端不堵住時,活塞內(nèi)外兩側(cè)都是大氣壓,壓強差為零,所以能輕松拉開。
生2:前端堵住時,因為活塞已推到底部并堵住,則活塞內(nèi)側(cè)壓強幾乎為零,外側(cè)受到大氣向內(nèi)的壓強,所以拉動活塞時需要克服大氣壓力。
師:借助注射器,我們可以怎樣測量大氣壓強?
生3:利用P=F/S,只要測出大氣對活塞的壓力和活塞的作用面積,就可以計算出大氣壓強。
師:如何測出大氣對活塞的壓力?
生4:測量活塞剛好被拉動時所需的拉力大小,利用二力平衡得出大氣壓力等于拉力。
師:如何測出活塞的作用面積?
生5:用刻度尺測出活塞上有刻度部分的長度L,查出注射器的容積V,利用S=V/L,計算出活塞的作用面積。
師:根據(jù)以上方案,實驗中需要用到哪些器材?
生6:注射器,彈簧測力計,刻度尺等。
師:實驗前,活塞是否需要推到底部?是否需要堵住前端?如果沒有推到底部,會對實驗結(jié)果產(chǎn)生什么影響?
生7:實驗前,活塞需要推到底部,排盡空氣,并用橡皮帽堵住前端。如果沒有推到底部,則注射器內(nèi)會殘留空氣,使所需的拉力偏小,計算的大氣壓也偏小。
師:實驗中,水平方向上活塞只受到大氣壓力一個力嗎?
生8:還有活塞與器壁之間的摩擦力。
師:如果考慮摩擦力,會對實驗結(jié)果產(chǎn)生什么影響?
生9:會使所需的拉力偏大,計算的大氣壓也偏大。
師:摩擦不可避免,所以我們這個實驗也僅僅是粗略測出大氣壓的大小。
?。▽W(xué)生分組實驗:粗略測出大氣壓的大小,并匯報實驗結(jié)果)
師:1643年意大利科學(xué)家托里拆利通過實驗得出1標準大氣壓=760毫米水銀柱=76厘米水銀柱=1.01×105帕=10.3米水柱。而且在我們身邊,也有非常簡單的能測量大氣壓的儀器。
?。ń處熃榻B空盒氣壓計和水銀氣壓計)
課后反思
本節(jié)課以實驗為主要載體,突出體現(xiàn)了“科學(xué)源于生活”的特點,用生活化的例子使教學(xué)重難點逐一突破,設(shè)計思路如下:
一是生活化導(dǎo)入,調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。本節(jié)課之前,學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過有關(guān)液體壓強的知識,同時對液體壓強也有切身感受。但是,處在大氣中的我們卻感受不到大氣壓,甚至忽略它的存在。本節(jié)課以設(shè)問引入“在水中的魚受到了水的壓強,那么在大氣中的物體是否也受到了大氣的壓強”,生活化的導(dǎo)入可以在瞬間集中起學(xué)生注意力,調(diào)動起學(xué)生學(xué)習(xí)熱情,進而為后續(xù)教學(xué)的順利開展奠定基礎(chǔ)。
二是生活化情境教學(xué),提高學(xué)生課堂參與度。本節(jié)課在進行“覆杯實驗”時,充分尊重了學(xué)生的認知,利用實驗排除了“紙片是被水吸住的”這一猜想,這樣的教學(xué)模式對教與學(xué)都有著積極作用,可以讓學(xué)生對教學(xué)知識產(chǎn)生興趣。當(dāng)然,生活化情境教學(xué)的構(gòu)建,需要教師全面把握科學(xué)教材和學(xué)生學(xué)情,用學(xué)生熟知的生活內(nèi)容構(gòu)建情境并設(shè)定問題,以促進學(xué)生思維的發(fā)散,推動學(xué)生的有效探究。
三是巧用生活化實驗材料,讓學(xué)生全面把握科學(xué)知識。實驗教學(xué)要敢于突破課本限制,基于現(xiàn)實情況加強創(chuàng)新。本節(jié)課教師在前面感受大氣壓的鋪墊下,運用注射器這種學(xué)生熟悉的器材,粗略測量大氣壓的大小,不僅讓學(xué)生進一步認識大氣壓,同時對實驗方案的設(shè)計、實驗誤差的分析等能力都有了綜合提高。
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