資源簡介

第3節(jié)　大氣壓強(qiáng)
知識與技能：
1．了解由于大氣壓強(qiáng)的客觀存在而產(chǎn)生的現(xiàn)象。
2．了解測量大氣壓強(qiáng)的方法，了解大氣壓強(qiáng)的大小和單位。
3．了解抽水機(jī)的工作原理。
4．了解生活中利用大氣壓強(qiáng)的實(shí)例。
過程與方法：
1．通過觀察跟大氣壓強(qiáng)有關(guān)的現(xiàn)象，感知大氣壓強(qiáng)是客觀存在的。
2．通過觀察演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，感知大氣壓強(qiáng)的大小和單位，培養(yǎng)學(xué)生的分析能力和觀察能力。
3．通過觀察感知人類是如何利用大氣壓強(qiáng)的，體會物理知識對人類生活的影響。
情感、態(tài)度與價值觀：
1．培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。
2．通過對于大氣壓強(qiáng)應(yīng)用的了解，初步認(rèn)識科學(xué)技術(shù)對人類的影響。
重點(diǎn)：大氣壓強(qiáng)的存在及產(chǎn)生的原因。
難點(diǎn)：解釋生活中與大氣壓強(qiáng)有關(guān)的現(xiàn)象。
多媒體課件，兩個相同的透明玻璃杯，水，硬紙片，兩個皮碗。
一、情景導(dǎo)入
魔術(shù)表演——覆杯實(shí)驗(yàn)：事先取兩個相同且干凈的透明玻璃杯，其中一杯倒?jié)M清水(學(xué)生不一定能夠發(fā)現(xiàn)兩杯的不同)。
(1)如圖甲所示，將硬紙片平放在空玻璃杯口，用手按住，并倒置過來(提醒學(xué)生注意觀察)，放手后看到什么現(xiàn)象？(硬紙片掉下)
(2)如圖乙所示，使用另一個裝滿水的玻璃杯，仍用硬紙片蓋住玻璃杯口，用手按住，并倒置過來，放手后看到什么現(xiàn)象？再慢慢把杯口向各個方向轉(zhuǎn)一圈，又看到什么現(xiàn)象？(硬紙片都沒有掉下來)
　
通過觀察奇妙的現(xiàn)象，集中學(xué)生的注意力并激發(fā)學(xué)生思考和探究的欲望。此時，用另一只手推動硬紙片，水將會突然流出。
同學(xué)們，實(shí)驗(yàn)中硬紙片不會掉下來的原因是什么？
引導(dǎo)學(xué)生分析：當(dāng)杯口朝下時，杯中的水和硬紙片都沒有掉下來，說明有作用與水對硬紙片的壓力相抵消，這個作用就是空氣產(chǎn)生的壓強(qiáng)。在大氣壓強(qiáng)的作用下，托住了硬紙片。而當(dāng)把杯口向各個方向旋轉(zhuǎn)時硬紙片未掉下來，說明處處都存在大氣壓強(qiáng)，即大氣向各個方向都有壓強(qiáng)。
同學(xué)們，那為什么后來硬紙片掉下來了呢？帶著這個問題，我們開始今天關(guān)于大氣壓強(qiáng)的探究。
二、合作探究
　大氣壓的存在
相信很多同學(xué)的家里都用到了吸盤，那么是什么使吸盤緊緊吸在墻上不掉下來呢？
地球周圍被厚厚的空氣層包圍著，這層空氣又叫大氣層。空氣由于受重力作用，而且能流動，因而空氣內(nèi)部向各個方向都有壓強(qiáng)(跟液體相似)。大氣對浸在它里面的物體的壓強(qiáng)，叫做大氣壓強(qiáng)，簡稱大氣壓。
多媒體展示：馬德堡半球?qū)嶒?yàn)。(視頻詳見教學(xué)課件)
學(xué)生按如圖所示做實(shí)驗(yàn)，兩個皮碗口對口擠壓，排除皮碗中的空氣，然后兩手用力往外拉(用較大的力才能拉開)。
馬德堡半球?qū)嶒?yàn)不僅證明了大氣壓強(qiáng)的存在，還表明大氣壓強(qiáng)是很大的。
　大氣壓的測量
前面我們知道了大氣壓的存在，那么如何測量大氣壓強(qiáng)的大小呢？
多媒體展示以下實(shí)驗(yàn)：
測量依據(jù)：在圖甲中，大氣可以把紙片上的液柱托住，根據(jù)二力平衡知識可知，只要測量出大氣壓能夠托起液柱的高度，我們就可以根據(jù)其產(chǎn)生的壓強(qiáng)間接計算出大氣壓強(qiáng)的數(shù)值。因此為了實(shí)驗(yàn)方便，根據(jù)液體壓強(qiáng)計算公式p＝ρgh可知，最好選擇密度較大的液體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
　　　
測量大氣壓值的實(shí)驗(yàn)：①如圖乙所示，在長約1 m、一端封閉的玻璃管里灌滿水銀，將管口堵住；②將玻璃管倒插在水銀槽中，放開堵住管口的手指后，管內(nèi)水銀面下降到一定高度時就不再下降，這時管內(nèi)外水銀面的高度差約為760 mm；③將玻璃管傾斜，觀察管內(nèi)外水銀面的高度差。
實(shí)驗(yàn)分析：①實(shí)驗(yàn)前將玻璃管里灌滿水銀，目的是使玻璃管倒置后，水銀上方為真空，如果里面的氣體沒有排凈，實(shí)驗(yàn)測得管內(nèi)外水銀面的高度差將變小；②水銀柱的高度是指管內(nèi)外水銀面的豎直高度，不是指傾斜管內(nèi)水銀柱的長度，因此，實(shí)驗(yàn)中使管傾斜后，管內(nèi)水銀柱長度增大，而水銀柱的豎直高度不變。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果：通過計算求出760 mm水銀柱的壓強(qiáng)的大小即為大氣壓強(qiáng)。p＝ρ水銀gh＝1.36×104 kg/m3×9.8 N/kg×0.76 m＝1.013×105 Pa。
最早測量出大氣壓值的實(shí)驗(yàn)是由意大利科學(xué)家托里拆利完成的，他測出的大氣壓的值相當(dāng)于760 mm高的水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)。即1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓＝760 mm高水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)＝1.013×105 Pa。
　大氣壓與人類生活
如圖所示，生活中我們用吸管吸飲料時，飲料是怎樣進(jìn)入口中的？
(1)大氣壓與高度和沸點(diǎn)的關(guān)系：大氣壓的大小跟大氣的密度直接相關(guān)，密度越大，氣壓越大。大氣的密度隨高度升高而減小，所以離地面越高，氣壓越小。
①海平面附近大氣壓的數(shù)值接近1.01×105 Pa(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)。
②在海拔3 000 m以內(nèi)，大約每升高10 m，大氣壓減小100 Pa。
③天氣的變化也影響大氣壓，晴天比陰雨天氣壓高，冬季比夏季氣壓高。
④氣壓會影響液體沸點(diǎn)，氣壓越高，液體沸點(diǎn)越高；氣壓越低，液體沸點(diǎn)越低。
(2)活塞式抽水機(jī)：生活中的活塞式抽水機(jī)是利用大氣壓強(qiáng)工作的。下面我們來看一看活塞式抽水機(jī)的原理。(視頻詳見教學(xué)課件)
靜脈輸液中的物理知識
靜脈輸液時，要求在輸液過程中，保持滴點(diǎn)的速度幾乎不變。通過觀察封閉式靜脈輸液用的部分裝置，結(jié)合氣體壓強(qiáng)、液體壓強(qiáng)的知識我們不難說明其道理。
輸液時，醫(yī)生先將藥液瓶倒掛，然后將通氣管上的通氣針插入，這時通氣管與藥液瓶內(nèi)部連通，藥液有一部分進(jìn)入通氣管內(nèi)。但我們注意到進(jìn)入的量并不多，通氣管內(nèi)的液面遠(yuǎn)比藥液瓶內(nèi)的液面要低。接著醫(yī)生就把點(diǎn)滴玻璃管和輸液管連好，然后將輸液管通過針頭與藥液瓶內(nèi)部相連，調(diào)節(jié)橡皮管上的夾子，藥水就開始均勻地一滴一滴在點(diǎn)滴玻璃管內(nèi)下落了。
首先，當(dāng)插入通氣管后，通氣管內(nèi)的液面遠(yuǎn)低于藥液瓶內(nèi)的液面是由于藥液瓶內(nèi)的空氣是密閉的，當(dāng)通氣管和藥液瓶內(nèi)接通時，部分藥液已進(jìn)入通氣管，這樣藥液瓶內(nèi)部的液面就有所下降，瓶內(nèi)空氣的體積就會增大，壓強(qiáng)就要減小。正是由于瓶內(nèi)空氣壓強(qiáng)減小，小于外界大氣壓，所以導(dǎo)致了通氣管內(nèi)的液面與藥液瓶內(nèi)液面之間出現(xiàn)了上述的高度差。
其次，我們來分析輸液時藥液瓶內(nèi)的壓強(qiáng)情況。我們知道，液體壓強(qiáng)是隨深度增加而增大的，液體越深，壓強(qiáng)越大，這樣液體流動速度就越快。在輸液開始后，藥液瓶內(nèi)的液面持續(xù)下降，瓶內(nèi)空氣壓強(qiáng)減小，因而通氣管內(nèi)的液體由于受到外界穩(wěn)定的大氣壓強(qiáng)的作用，很快被壓回到藥液瓶內(nèi)。當(dāng)通氣管(包括針頭)內(nèi)沒有了藥液后，其針頭頂端開口處的小液片就剛好在上下都是一個大氣壓強(qiáng)的作用下平衡。小液片的上部受到向下的壓強(qiáng)是瓶內(nèi)空氣壓強(qiáng)以及藥液產(chǎn)生的壓強(qiáng)；小液片的下部受到向上的壓強(qiáng)是外界大氣壓強(qiáng)。當(dāng)瓶內(nèi)液面繼續(xù)下降而導(dǎo)致瓶內(nèi)空氣壓強(qiáng)略有下降時，小液片就不再平衡，它讓開一個“缺口”，氣泡就冒上了瓶內(nèi)空氣之中。瓶內(nèi)空氣量增多，壓強(qiáng)就稍有增大，通氣管針頭頂端開口處的小液片又在上下都是一個壓強(qiáng)的作用下重新平衡。這樣，在整個輸液過程中，通氣管針頭頂端開口處的小液片受到的向下的壓強(qiáng)基本保持在一個大氣壓強(qiáng)的水平，不會因瓶內(nèi)液面的下降而變化。由于通氣管針頭頂端所處水平面液體的壓強(qiáng)基本保持不變，因而在它下面一定距離的點(diǎn)滴玻璃管上端口液體的壓強(qiáng)也基本保持不變。這樣，就對穩(wěn)定滴點(diǎn)速度起到了積極作用。
第3節(jié)　大氣壓強(qiáng)
完成對應(yīng)課時內(nèi)容。
本節(jié)內(nèi)容較多，大氣壓概念比較抽象，學(xué)生感受不像固體壓強(qiáng)和液體壓強(qiáng)那么直觀，大腦對知識刺激產(chǎn)生的印象不太深刻。
托里拆利實(shí)驗(yàn)過程展示不夠，學(xué)生對實(shí)驗(yàn)過程不是很清晰，對現(xiàn)象的理解不透徹。
學(xué)生對知識掌握到什么程度不明確，課后了解了他們哪些知識未聽懂。主要有：①大氣壓到底是怎么產(chǎn)生的？②為什么大氣壓朝向各個方向？③為什么大氣壓等于760 mm高水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)？這些需要教師作必要的說明，告訴他們本節(jié)課知識需要認(rèn)識到什么程度，至于他們的疑問，有的不需要掌握或者暫時還很難講清楚。

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