資源簡介

第九章 壓強
第3節 大氣壓強
設計說明
由于氣體看不見，摸不著，氣體的壓強也容易被人們忽視。大氣壓強的存在是本節教學的重點，也是難點。
“大氣壓強”這一節主要是通過觀察、實驗檢驗大氣壓強的存在，并能通過實例說出大氣壓強在生產、生活中的應用。由于剛學完液體壓強，教師可以引導學生用類比的方法推測：既然液體有壓強，那么與液體同樣具有流動性的氣體是不是也有壓強？由此激發學生的思維和探究欲望，通過現象分析或進行有趣的實驗，加深學生對大氣壓強存在的認識，使他們確信大氣壓強是真實存在的，在教學中，可以按照“體驗→思考→分析→探究→應用”的思路逐一展開，讓學生通過實驗，體驗大氣壓的存在，討論大氣壓的特點，應用大氣壓知識解決實際問題以及探究測量大氣壓的方法。在教學中，可以采用播放托里拆利實驗視頻的方式，使學生形成直觀的認識。用大氣壓強解釋生產、生活中的現象，對學生來說，難度也比較大。教師在教學中可以聯系學生身邊的實際情況，有針對性地指導和訓練，以強化學生運用知識的能力和規范表達的能力。
教學目標
1.通過觀察、實驗，檢驗大氣壓強的存在。能通過實例說出大氣壓在生產、生活中的應用。
2.能簡單描述托里拆利實驗，能說出標準大氣壓的數量級，能說出大氣壓隨高度變化的規律。
3.能說出液體沸點跟氣壓的關系。
4.了解活塞式抽水機的工作過程和原理。
教學重點難點
1.重點：大氣壓的存在。
2.難點：大氣壓的存在、大氣壓的測量。理解托里拆利實驗及用液體壓強來研究大氣壓強時轉換法和等效替代法的應用。
教具
學生用：礦泉水瓶、飲料瓶、乒乓球等。
教師用：多媒體課件、兩根內徑差不多大的試管、平口玻璃杯、硬紙片、兩用氣筒、馬德堡半球等。
教學過程
回顧思考
1.液體壓強產生的原因：（1）液體受________作用；（2）液體具有________性。
2.壓強公式：p=________，p=________。
3.液體內部的壓強有哪些特點？
4.在標準大氣壓下，水的沸點是________。
5.在高原地區，空氣比平原地區稀薄，空氣密度______。
導入新課
1.多媒體導入
同學們，我們先來看一段視頻：
播放視頻：馬德堡半球實驗。
問：這個實驗說明了什么問題？
引導學生說出大氣壓的存在。
學完本節課大家就明白了。
板書課題。
2.小實驗導入
教師演示如圖所示的“覆杯”實驗：
（1）將硬紙片平放在平口玻璃杯上，用手按住，并倒置過來，放手后看到什么現象？
（硬紙片掉下）
（2）將玻璃杯裝滿水，仍用硬紙片蓋住玻璃杯口，用手按住，并倒置過來，放手后看到什么現象？
（硬紙片沒有掉下來）
（3）再慢慢把杯口向各個方向轉一圈，又看到什么現象？
（硬紙片仍沒有掉下來）
教師：為什么硬紙片沒有掉下來呢？
啟發：雖然我們看不見杯口有物體支持著它，但杯口附近是不是任何物體都沒有呢？
學生答出：有空氣。
引導學生討論、分析上述實驗現象，師生共同得出結論：大氣對浸在它里面的物體有壓強——大氣壓強。
教師：今天我們就一起來學習大氣壓強的知識。
進行新課
探究點一　大氣壓強的存在
請同學們回憶液體壓強產生的原因：液體受重力作用且有流動性，因而對浸入其中的物體有壓強，同理，空氣受重力作用且有流動性，因而對浸入其中的物體也有壓強，這個壓強就叫大氣壓強，簡稱大氣壓或氣壓。
（1）演示實驗：如圖所示，取兩根內徑差不多大的試管，將細試管底部插入裝滿水的粗試管內，再將兩試管迅速倒置，如果不用手托住小試管，同學們猜猜會怎樣？
猜想：小試管會掉下來。
演示：在大試管里注入水，將小試管慢慢插入大試管中，這時把兩試管同時倒立過來。
結果發現：水流出來，小試管不但不往下掉，還往上升。
（2）演示實驗：在空飲料瓶里灌些熱水，然后倒掉，再旋緊瓶蓋，過一會兒，出現了什么現象？為什么？
（3）演示實驗：把一個塑料吸盤吸到黑板上，讓學生拉動吸盤，吸盤不易被拉下來，老師用針在吸盤上扎一孔，吸盤自動脫落。
師生分析實驗：
①組織學生分組討論實驗中觀察到的現象及其原因。
②學生代表分別說明，不足部分由其他學生或教師補充。
③教師小結：這些實驗證明，大氣壓強確實是存在的。
你還能列舉哪些現象或實例說明大氣壓的存在呢？師生共同舉例說明。
問：大氣壓有什么特點呢？
學生思考回答，也可做演示實驗說明。從而得出：大氣向各個方向都有壓強。
例題講解（學生先練習，若有問題，教師補充講解）
例1　（2019·湖南郴州中考）將少量熱水倒入一空礦泉水瓶中（礦泉水瓶未變形），輕輕搖晃后將熱水倒出，立即擰緊瓶蓋，然后澆上冷水，可以看到礦泉水瓶變癟。產生這一現象的主要原因是（　　）
A.在所澆冷水的壓力作用下，礦泉水瓶被壓癟
B.礦泉水瓶熱脹冷縮的結果
C.礦泉水瓶內熱氣將它吸進去了
D.在大氣壓的作用下，礦泉水瓶被壓癟
解析：因為礦泉水瓶注入熱水并振蕩后，瓶中氣體受熱膨脹跑出了一些，倒出熱水的礦泉水瓶密封后，再澆上冷水，瓶內氣體溫度降低，氣壓減小，內部壓強小于外界大氣壓，在大氣壓的作用下，礦泉水瓶被壓扁了，故D正確。
答案：D
探究點二　大氣壓的測量
哪位同學想親自感受一下大氣壓強？請兩位大力士來拉開這個“馬德堡半球”。
學生活動：模擬馬德堡半球實驗，用抽氣機或兩用氣筒將“馬德堡半球”內的氣體抽出，找兩名學生往外側拉。結果未拉開。
播放視頻：馬德堡半球實驗。
問：馬德堡半球實驗說明了什么問題？
引導學生歸納：馬德堡半球實驗說明：①大氣壓的存在；②大氣壓很大。
問：大氣壓強有多大呢？
教師演示，學生觀察思考：
（1）先用玻璃杯裝滿水倒插入水槽中，再慢慢往上提（杯口不離開水面，下同），觀察杯中水是否充滿？接著換用量筒和細長玻璃管，重復上述過程。
（2）學生討論：你觀察到了什么現象？為什么水總是充滿的？怎樣做才能使水不充滿呢？
經過討論之后，使學生認識到：水充滿的原因是大氣壓大于管中的水壓，只有管內水壓等于外界大氣壓時，如果把管子再加長，管內水面就不再上升充滿整個管子了，這時它的上方成了真空。
這就給我們提供了一個測量大氣壓的思路：可以利用液體壓強間接測量大氣壓。但是由于水的密度太小，需要的玻璃管太長，所以，人們就選擇了密度較大的水銀，這就是著名的托里拆利實驗。
播放托里拆利實驗視頻。
思考（投影）：
（1）開始時，水銀為什么會下降？什么時候停止下降？
（2）玻璃管內水銀柱上方為什么是真空？
（3）如何計算大氣壓的值？
學生回答后，教師小結，師生共同計算，得出結論：
p0=ρ水銀gh=1.36×104 kg/m3×9.8 N/kg×0.76 m=1.013×105 Pa。
告訴學生，大氣壓的值不是固定不變的，把760 mm高的水銀柱產生的壓強叫做標準大氣壓。在粗略計算中，標準大氣壓可以取為1×105 Pa。
設疑：接下來的實驗發生了什么變化？
學生觀察實驗步驟和現象，分析原因。
（1）玻璃管傾斜，水銀柱怎樣變化？你怎樣理解高度？
（2）玻璃管提起一些又會怎樣？
（3）向槽內再倒入一些水銀結果如何？
引導學生分析：水銀柱高度不變的原因是什么？
（外界大氣壓強沒變，等于液柱產生的壓強，而液體壓強只與密度、高度有關，密度不變，高度自然不變，與其他因素無關。）
學生閱讀教材第41頁“氣壓計”的相關內容，了解其作用。
例題講解（學生先練習，若有問題，教師補充講解）
例2　（2019·江蘇泰州中考）小明用2 mL的注射器、量程為0~10 N的彈簧測力計和刻度尺粗略測量大氣壓的值，本實驗的原理是二力平衡和p=________。
步驟一：把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用橡皮帽封住注射器的小孔。
步驟二：如圖所示安裝好器材，水平向右緩慢拉動注射器筒，當注射器中的活塞________時，記下彈簧測力計的示數為5.2 N。
步驟三：用刻度尺測出注射器________長度為4.00 cm。
步驟四：算出大氣壓強值為________Pa。
同組的小華分析了影響實驗結果的可能因素后，對實驗進行了如下改進：
①將步驟一改為：先將注射器內抽滿水，再豎直向上推動活塞至注射器筒的底端，然后用橡皮帽封住注射器的小孔，這樣便于__________________。
②取下橡皮帽，重復步驟二的操作，讀得彈簧測力計的示數為0.3 N，由此可知，此時活塞所受到的________（選填“摩擦力”或“大氣壓力”）為0.3 N。
小華根據改進后測得的數據，重新計算了大氣壓的值。
解析：忽略摩擦，大氣壓力等于彈簧測力計的拉力大小，即F=5.2 N，活塞的橫截面積S===0.5 cm2=5×10-5 m2，大氣壓強p===1.04×105 Pa。
答案：　剛被拉動　有刻度部分的　1.04×105　排空注射器內的空氣　摩擦力
探究點三　大氣壓的變化及應用
教師：回顧討論課前用自制的氣壓計從樓底走向高樓上，隨高度的增加，“氣壓計”中的水面沿玻璃管上升，說明了什么？大氣壓是不是總等于一個定值？猜想一下：大氣壓可能和什么因素有關？
引導學生分析：大氣壓強——空氣產生——空氣不均勻（密度變化）——壓強變化。
多媒體展示：大氣壓隨高度的變化情況圖，向學生講解：海拔越高的地方，大氣壓越小。
指導學生閱讀教材第42頁第二段文字中水的沸點與大氣壓的關系。通過自讀，讓學生知道：液面上方的氣壓越大，液體的沸點就越高；氣壓越小，沸點越低。
引導學生討論：高原地區使用高壓鍋做飯的原因。
指導學生閱讀教材第42頁“科學世界：活塞式抽水機”。
演示實驗：活塞式抽水機的工作原理。
引導學生解釋活塞式抽水機的工作原理，了解大氣壓在生活、生產中的應用。
例題講解（學生先練習，若有問題，教師補充講解）
例3　（2019·廣州中考）（1）通過表1、2推斷海拔五千多米處水的沸點可能是________。
表1：海拔與大氣壓的關系
海拔/km 大氣壓/（×105 Pa）
0 1.01
2 0.80
4 0.62
6 0.47
表2：大氣壓與水的沸點的關系
大氣壓/（×105 Pa） 水的沸點/℃
1.01 100
0.71 90
0.44 80
0.36 75
A. 75 ℃　　 B. 83 ℃　　 C. 92 ℃　　 D. 100 ℃
（2）如圖甲所示，瓶口扎上橡皮膜，把一定質量的氣體密封在玻璃瓶內，小明把此瓶從甲地帶到海拔更高的乙地，發現橡皮膜向上凸出（如圖乙）。瓶內氣體在甲地的密度為ρ甲，在乙地的密度為ρ乙，根據公式ρ=______，得ρ甲________ ρ乙（選填“>”“=”或“<”）。
解析：（1）由表1知，海拔五千多米處的大氣壓處于0.47×105 Pa~0.62×105 Pa之間，又由表2知，這個范圍內的大氣壓對應水的沸點應該低于90 ℃而高于80 ℃，故應選B。（2）在甲地時，瓶內氣體的壓強等于甲地處的大氣壓，當瓶被帶到乙地時，由表1知，海拔越高，大氣壓越小，瓶內氣體的壓強大于乙地處的大氣壓，使橡皮膜受到向上的壓強，橡皮膜便向上凸出。由于橡皮膜的凸出，使瓶內氣體的體積變大，而質量不變，根據公式=便得瓶內氣體的密度變小。
答案：（1）B　（2）　>
課堂小結
本節課我們主要學習了“大氣壓強的存在”和“大氣壓的測量”兩大部分內容，其中“大氣壓強的存在”是本節學習的重點,“大氣壓的測量”是難點。請同學們快速完成“當堂達標”測試題。
當堂達標
1.（2020·成都中考） 如圖所示的現象中，沒有利用大氣壓的是（　　）
A B C D
A.“吸盤”掛鉤貼在豎直墻面上
B.用注射器將藥液注入肌肉
C.用吸管將飲料“吸”入口中
D.用硬紙片“托住”杯中的水
2. （2019·山東青島中考）如圖所示為盆景的一個自動供水裝置。用一個塑料瓶裝滿水倒放在盆景盤中，瓶口剛剛被水浸沒。當盤中的水位下降到使瓶口露出水面時，空氣進入瓶中，瓶中就會有水流出，使盤中的水位升高，瓶口又被浸沒，瓶中的水不再流出，這樣盆景盤中的水位可以保持一定高度。使水不會全部流出而能保留在瓶中的原因是（　　）
A.瓶口太小，水不易流出
B.外界大氣壓強等于瓶內水的壓強
C.外界大氣壓強等于瓶內空氣的壓強
D.外界大氣壓強等于瓶內空氣的壓強與水的壓強之和
3.（2019·湖南婁底中考） 小亮同學在物理實驗室利用托里拆利實驗測量大氣壓強的值，實驗時他沒有將玻璃管豎直放置，而是稍稍傾斜了，如圖所示，則此時大氣壓強等于________mm水銀柱產生的壓強；如果現在在該實驗室做“觀察水沸騰”的實驗，測得水的沸點將________（選填“高于”“等于”或“低于”）100 ℃。
4.（2019·四川瀘州中考）如圖所示，密閉的玻璃罩內有三個小實驗：甲為用敞口燒瓶內裝有保持95 ℃的熱水來探究沸點與氣壓的關系；乙為用裝滿水的杯子和蓋著的薄塑料片來驗證大氣壓的存在；丙是充有一定量空氣的氣球。當用抽氣機不斷抽去罩內空氣的過程中，請你推測：甲實驗中的熱水會__________；乙實驗中薄塑料片會__________；丙實驗中氣球的體積會________。
5.（2019·上海中考）亞里士多德為了說明抽水機原理，提出自然界厭惡真空的理論。他認為在自然界中，接觸到真空的液體就會自己填補，會上升，因此亞里士多德認為“自然界是厭惡真空的”。
（1）在下列幾個現象中，能支持上述亞里士多德理論的實驗是（　　）
A.回聲的形成
B.彩虹
C.用吸管吸飲料
（2）在下列幾個實驗中，能推翻上述亞里士多德理論的實驗是（　　）
A.托里拆利實驗
B.富蘭克林風箏雷電實驗
C.馬德堡半球實驗
（3）請你結合所學的物理知識，解釋為什么第（2）小題中你所選擇的實驗可以推翻亞里士多德的理論。
6.用如圖所示的裝置粗略測量大氣壓的值。把吸盤用力壓在玻璃上排出吸盤內的空氣，吸盤壓在玻璃上的面積為4×10-4 m2。輕輕向掛在吸盤下的小桶內加沙子。測出使吸盤剛好脫落時，吸盤、小桶和沙子的總質量為3.2 kg。則大氣對吸盤的壓力為________N（g取10 N/kg），大氣壓的測量值為________Pa。若吸盤內的空氣不能完全排出，則大氣壓的測量值比實際值偏________。
7.（2019·浙江寧波中考）在《空氣的存在》一課中，教材里設計了如圖所示的活動：“用粗鐵絲做的夾子夾住空易拉罐，并向空易拉罐中倒入少許水。然后對易拉罐加熱，有大量水汽逸出時，把易拉罐開口朝下扣在冷水中（不要扣入得太深），觀察現象。”如果實驗現象能成為空氣存在的證據，活動中應該看到什么現象？請你解釋產生這一現象的原因。
布置作業
教材第43頁“動手動腦學物理”第1至5題。
板書設計
一、大氣壓強的存在 1.馬德堡半球實驗、用吸管吸飲料、滴管吸水。 2.大氣會對處于其中的物體產生壓強，我們稱它為大氣壓強，簡稱大氣壓。 3.大氣壓強產生原因：由于大氣受到重力作用，同時又有流動性。 4.大氣壓強的特點：向各個方向都有壓強。 二、大氣壓強的測量 1.托里拆利實驗 （1）實驗方法：用管內水銀柱的高度表示大氣壓強的大小。 （2）標準大氣壓p0=1.013×105 Pa。 2.測量儀器：水銀氣壓計與金屬盒氣壓計。 三、大氣壓強隨高度變化而變化 沸點與大氣壓強有關 四、大氣壓的應用 活塞式抽水機、吸塵器等
參考答案
1.B　解析：打針時，是外力將藥液注射到體內，與大氣壓無關，B符合題意。
2. D　解析：進入瓶內的空氣會有壓強，瓶內的水也有壓強，外界大氣壓與瓶內水的壓強和瓶內空氣的壓強之和相平衡，所以外界大氣壓等于瓶內空氣的壓強與瓶內水的壓強之和，D正確。
3. 750　低于
4. 沸騰　下落　變大
5.（1）C　（2）A　（3）托里拆利實驗里，水銀柱被大氣壓托起，其上方為真空，但并沒有填補真空，所以能推翻亞里士多德的理論。
6. 32　8×104　小　解析：大氣對吸盤的壓力F=G=mg=3.2 kg×10 N/kg=32 N；大氣壓的測量值 p===8×104 Pa；如果空氣不能完全排出，則使用較小的拉力便可將其拉下，拉力偏小測得的壓強也會偏小。
7.現象：易拉罐被壓癟而嚴重變形
解釋：加熱易拉罐，罐內的空氣受熱膨脹，部分空氣從罐內逸出，加熱到罐口有大量水汽逸出時，此時罐內充滿了水汽化產生的高溫水蒸氣和殘留的少量高溫空氣。當易拉罐倒扣在水中時，罐內的高溫水蒸氣遇冷液化，使罐內氣體迅速減少；同時罐內殘留的高溫空氣遇到冷水，溫度降低。上述原因導致罐內氣壓大大減小。罐外大氣壓遠大于罐內氣壓，大氣壓力把易拉罐壓癟。
教學反思

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