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第三節 空氣的“力量”
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，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8-42、圖8-43）： 圖8-42 汞氣壓計 圖8-43 空盒氣壓計的原理 ①汞氣壓計 優點：精確 缺點：不方便攜帶 ②空盒氣壓計 優點：使用方便 缺點：不精確 三、大氣壓強的變化 投影展示教材圖8-46，讓學生查找規律。 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？ 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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