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第3節 大氣壓與人類生活
設計說明 在已有固體壓強和液體壓強的知識基礎上，自主探究氣體壓強的相關知識，本節內容中關于大氣壓強的存在、與大氣壓有關的現象及大氣壓在生活中的應用，經探究學生易于接受和理解。由學生設計實驗證明大氣壓的存在，調動學生的積極性，培養學生的動手能力，激發學生的求知欲，而后展開教學。在教學中，通過對實驗的觀察及幻燈片的展示，由淺入深，層層遞進，增強學生對大氣壓知識的了解。 教學目標 【知識與技能】 1.理解大氣壓強產生的原因，能說出幾個證明大氣壓強存在的事例。 2.知道托里拆利實驗的方法和結果，記住大氣壓強的值。 3.能用大氣壓強的知識解釋有關現象，激發學生學習物理的興趣。 【過程與方法】 1.通過設計日常生活中簡單的有關大氣壓強存在的實驗，感知大氣壓強是客觀存在的。 2.通過自主實驗、合作探究大氣壓強實驗，知道大氣壓強的方向，并從中體會到大氣壓強的威力。 3.通過對托里拆利實驗的研究，培養學生歸納、推理能力。 【情感、態度和價值觀】 1.通過實驗觀察和思考，培養認真細致、實事求是的科學態度。 2.通過了解大氣壓的應用，初步認識科學技術對人類生活的影響。 重點難點 教學重點 大氣壓強的存在、用大氣壓強解釋生產、生活中的現象。 教學難點 大氣壓強的測量。 教學方法 以實驗探究為主，綜合運用討論法、講授法等。 教具、學具 多媒體課件、一只空杯、吸盤兩個、飲料瓶、水、廣口瓶、硬紙片（或塑料片）等。 授課時數 1課時 教學過程 回顧思考 1.液體由于受_______作用，對容器_______有壓強；液體由于具有流動性，對阻礙液體散開的_______也有壓強。 2.我們把上端、底部_______的容器叫做連通器。連通器的特點：靜止在連通器內的同一種液體，各部分直接與大氣接觸的液面總是保持_______。 3.探究連通器的原理 如圖所示，在U形管底部有一個薄塑料片CD，U形管 A、B兩管都倒入等高的水。由公式_______可以知道，薄片CD左右兩面受到水的壓強_______，又由公式_______可以知道，薄片CD左右兩面受到的壓力_______，薄片CD將_______（選填“向左移動”“向右移動”或“保持靜止”）。 導入新課 老師演示：取一個飲料瓶，向里面倒一些熱水，稍后把熱水全部倒出去，迅速把瓶蓋擰緊。讓學生觀察瓶子會發生什么變化？ 學生觀察并回答，瓶子變癟了，同時會聽到“喀拉喀拉”的聲音。 進一步讓學生思考：是誰把飲料瓶壓癟的呢？ 把瓶子壓癟的只能是空氣。 講授新課 一、大氣壓強的存在 1.提出問題 液體內部朝各個方向都有壓強，這是由于液體能夠流動。空氣也能流動，我們周圍是否也存在著大氣的壓強？ 2.設計和進行實驗 （1）實驗一：杯子中盛滿水，用一硬紙片（或塑料片）擋住杯口后，用手支撐著倒立過來，松手后，觀察硬紙片是否掉下來。再緩慢地使杯子在豎直面轉動360度，觀察硬紙片是否掉下來。這種現象說明什么問題？ 甲 乙 丙 （2）實驗二：取兩個掛東西的小吸盤，將其對接并擠出內部的空氣，然后請試著用力拉開吸盤。拉開吸盤需要用不小的力，這主要是因為什么呢？ （3）實驗三：廣口瓶底鋪一層沙子，一個剝了皮的煮雞蛋放在廣口瓶上，觀察雞蛋有沒有掉下去。把雞蛋按一下，看能按下去嗎？把點燃的酒精棉球放入其中，用剝了皮的熟雞蛋堵住瓶口。請觀察發生了什么現象？ 實驗結論： 和液體一樣，空氣內部各個方向也都存在壓強，這種壓強稱為大氣壓強。 3.介紹大氣層的結構，對比液體壓強產生的原因，分析大氣壓強產生的原因：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，因而空氣內部向各個方向都有壓強。大氣對浸在它里面的物體的壓強，叫做大氣壓強，簡稱大氣壓。 討論：生活中還有哪些現象能說明大氣壓強的存在呢？ ①塑料掛鉤被大氣壓強壓在墻上； ②用吸管吸汽水； ③墨水被吸到鋼筆里。 二、測量大氣壓 1.馬德堡半球實驗。 提出問題：這個實驗說明了什么？大氣壓強究竟有多大？ ①說明了大氣壓強的存在； ②大氣壓強很大，把兩個半球緊緊壓在一起。 引導啟發： ①我們怎樣才可以確切地測定大氣壓強的值呢？ ②實驗一中的硬紙片受力情況如何？ ③如果能使水不與水杯底接觸，而且水面上方的氣體壓強為零，那么大氣壓強能支持多高的水柱呢？ 引導分析：硬紙片受到水柱的壓力是大氣給的壓力。若水面上方的氣體壓強為零，則此時，大氣壓強就等于水柱產生的壓強。 換用比杯子長的各種不同長度的試管（或容器）進行“覆杯”實驗。然后讓學生思考如何才能讓液柱高度降低？ 因為，所以在大氣壓強不變的情況下，如果換用密度較大的液體，液柱的高度將會低一些。 2.托里拆利實驗 （1）問題討論： ①托里拆利實驗中汞柱的高度與玻璃管的粗細、傾斜與否、上提、下壓是否有關？ ②如果玻璃管上端敲破一個洞，管內的汞將會向上噴出還是向下落回汞液槽？ 引導分析： ①因為 ，液體壓強與汞柱的高度有關，而汞柱的高度與玻璃管的粗細、傾斜與否、上提、下壓無關。 ②破洞后的玻璃管與汞液槽成了連通器，管內的汞將向下落回汞液槽。 （2）大氣壓強的大小 玻璃管內汞面上方是真空，而管外汞面受到大氣壓強，正是大氣壓強支持著管內高的汞柱，就是大氣壓強跟高汞柱產生的壓強相等。 （1個標準大氣壓） （3）測量大氣壓強的工具（投影介紹教材圖8-31、圖8-32）： 圖8-31 汞氣壓表 圖8-32 無液氣壓計 ①汞氣壓表 優點：精確 缺點：不方便攜帶 ②無液氣壓計 優點：使用方便 缺點：不精確 三、大氣壓與人類生活 多媒體播放：電影片斷——紅軍爬雪山的情景：茫茫雪山上，狂風卷著雪花。山高路遠，氣壓又低，戰士們呼吸困難，但他們仍然堅持著，相互攙扶著前進……炊事員支起鐵鍋，用那少得可憐的糧食和雪水做出“煮不熟”的飯……惡劣的天氣，饑寒交迫，一些戰士犧牲了…… 討論：看了影片，你想到什么？影片中哪些情景與大氣壓有關？ 學生閱讀： “大氣壓與人類生活”，舉例說明大氣壓與人類生活息息相關的例子。 多媒體展示：⑴大氣壓的大小與海拔高度有關：隨著高度的增加，空氣稀薄，氣壓減小。 （2）大氣壓對人體的影響：高原反應——初次進入高原，空氣稀薄，吸進來的空氣中含氧量減少，造成缺氧，加之氣壓較低，使人體出現一些不適癥狀。 討論：剛才同學們提到，為什么高山上用普通的鍋很難將飯燒熟？怎樣才能把飯煮熟呢？ 1.探究水的沸點與氣壓的關系 實驗：如教材圖8-34所示，用注射器給沸騰的水打氣加壓，水還能繼續沸騰嗎？對沸騰的水停止加熱，隨即用注射器抽氣減壓，水會再次沸騰嗎？ 講解：這是因為水的沸點與水面上的氣壓有關。液體表面的氣壓增大液體沸點升高，液體表面的氣壓減小，液體沸點降低。 講述：大氣壓強的大小不是一成不變的，其大小與海拔高度有關。為了便于對比，人們通常把的大氣壓叫標準大氣壓。 1標準大氣壓＝ 在海平面附近，大氣壓強約為。離地面越高的地方，空氣越稀薄，那里的大氣壓強越小。 講述：在高山煮食物，由于大氣壓比平地低，故水的沸點低于100 ℃。 例如在珠穆朗瑪峰，水的沸點為3.5 ℃，使用高壓鍋可以解決該困難。同學們能分析其原因嗎？ 閱讀教材第80頁高壓鍋的原理。 2.簡單介紹航天服的作用和基本結構。 航天服按功能可分為艙內用航天服和艙外用航天服。 (1)艙內航天服也稱應急航天服，當載人航天器座艙發生泄漏，壓力突然降低時，航天員及時穿上它，接通艙內與之配套的供氧、供氣系統，服裝內就會立即充壓供氣，并能提供一定的溫度保障和通信功能。航天員一般在航天器上升、變軌、降落等易發生事故的階段穿上艙內航天服，而在正常飛行中則不需要穿著。 (2)艙外航天服比艙內航天服要復雜得多，它是航天員出艙進入宇宙空間進行活動的保障和支持系統。它不僅需要具備獨立的生命保障和工作能力，包括極端熱環境的防護和人體平衡控制，氧氣供應和壓力控制，服內微環境的通風凈化、測控與通信保障、電源供應、航天員視覺防護與保障等，而且還需具有良好活動性能的關節系統以及在主要系統故障情況下的應急供氧系統。 課堂小結 1.大氣壓強是存在的，大氣壓強通常簡稱大氣壓或氣壓。 2.大氣壓強的測量——托里拆利實驗。 3.標準大氣壓——支持汞柱的大氣壓叫標準大氣壓。 標準大氣壓，可支持水柱高約。 4.大氣壓強的變化：大氣壓強隨高度增加而減小。 5.大氣壓強的測量：測定大氣壓強的儀器叫氣壓計。氣壓計分為汞氣壓計和無液氣壓計。 當堂達標 1. 在鐵桶內放少量的水，用火加熱，水沸騰之后把桶口堵住，然后澆上冷水，鐵桶變扁，如圖所示，關于鐵桶變扁的原因，下列說法正確的是（ ） A.冷水的壓力使鐵桶變扁 B.大氣壓強使鐵桶變扁 C.鐵桶內空氣膨脹使鐵桶變扁 D.鐵桶變扁與力無關 答案：B 2. （多選）如圖所示為托里拆利實驗的裝置圖，下列表述正確的是（ ） A.將玻璃管稍微傾斜，管內外汞面高度差將不變 B.將玻璃管稍微向上提起但沒有離開液面，管內外汞面高度差將變大 C.向槽中繼續注入少量汞，管內外汞面高度差將變小 D.換用更粗一些的等長玻璃管，管內外汞面高度差將不變 答案：AD 3. 活塞式抽水機工作原理如圖所示，提起活塞時，閥門_____關閉，管外的水在_______的作用下進入抽水機。 答案：A 大氣壓 4. 小梁同學用實驗測量某地大氣壓強的值。她在長約，一端封閉的玻璃管里灌滿汞，用手指將管口堵住，然后倒插在汞液槽中，放開手指，管內汞面下降到一定高度時就不再下降，如圖所示。 （1）已知汞的密度為，她通過數據計算得出大氣壓強的值為________。 （2）如果我們將此裝置拿到海平面去測量，則測量結果將________（選填“大于”或“小于”)她測量的值。 （3）小楊同學也利用此裝置測量小梁同學所在地大氣壓的值，他把汞換成水，將玻璃管灌滿水后倒插在水槽內時，發現管中的水柱不會下降。如果你來測量，且能夠測出，則玻璃管長度____________（選填“必須大于”或“可以小于”)。 答案：(1) (2) 大于 (3)可以小于10 m 板書設計 一、大氣壓強 1.定義：和液體一樣，空氣內部各個方向也都存在壓強，叫做大氣壓強，簡稱大氣壓，一般用表示。 2.產生原因： ①空氣受重力的作用； ②氣體具有流動性。 3.驗證存在：馬德堡半球實驗、覆杯實驗等。 4.測量工具：氣壓計。 5.應用：鋼筆吸墨水、吸管吸飲料、針管吸藥液、塑料吸盤、活塞式抽水機、離心式水泵等。 二、托里拆利實驗 1.實驗原理：實驗中玻璃管內汞面上方是真空，管外汞面的上方是大氣，因此是大氣壓強支持管內汞柱不下落，大氣壓強的數值等于這段汞柱在汞面處產生的壓強。 2.測量結果： 1標準大氣壓。 3.實驗拓展：實驗前玻璃管里注滿汞的目的是使玻璃管倒置在汞液槽中時，汞上方為真空；若未注滿或管中混有少量空氣，測量結果會偏小。 教學反思

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