教学背景
本节课要求学生能感知到大气压的存在,知道大气压的数值,并理解测量大气压的方法、原理。但在实际教学中,我们发现学生对大气压的存在感知不足,对测量大气压的方法也不够理解,学得不够透彻。那么,如何让学生利用生活实例来感受大气压的存在,如何设计课堂内能进行的实验来测量大气压,我在教学中做了如下尝试。
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导入新课:
师:鱼类在水中会受到水的压强,那么在大气中的物体是否会受到大气的压强呢?今天这堂课,就让我们一起来认识“大气压”。
讲授新课:
感受大气压的存在
师:老师先给大家表演一个魔术。
正常大气压多少帕,实验1:在一个玻璃杯里盛满水,杯口覆盖一张硬纸片。用手托住纸片,把杯子倒过来,把托纸片的手移开后,观察现象。
师:你观察到了什么现象?
生:纸片没有掉下来。
师:为什么?
生1:是水把它吸住了。
生2:是大气把它托住了。
师:怎样证明是水吸住的,还是大气托住的?
实验2:把刚才的水杯倒放在玻璃钟罩内,并用抽气机不断往外抽气。
现象:气抽到一定程度时,纸片掉落。
师:现在你知道是水吸住的,还是大气托住的吗?
生(齐声):是大气托住的。
师:大气是向什么方向托住纸片的?
生4:向上。
师:同学们,下面两个实验分别有什么现象?为什么会有这样的现象呢?老师为大家演示。
实验3:用吸管吸牛奶盒中的牛奶,当牛奶吸完后继续吸,观察现象。
生5:牛奶盒会变瘪。因为牛奶吸完后继续吸,使牛奶盒内的压强变小了,外界的大气压大于盒内的压强,把牛奶盒压扁了。
生6:塑料袋拉不出来。因为塑料袋贴近瓶壁,同时袋口扎紧,使塑料袋与瓶内壁间的气压变小,外界的大气压将塑料袋紧紧压在瓶内壁上。
师:大气是向什么方向压牛奶盒、压塑料袋的呢?
生7:向内压牛奶盒。
生8:向瓶内壁压塑料袋。
师:大量现象表明,大气向各个方向对处于其中的物体会产生力的作用。大气产生的压强叫大气压强,简称大气压。
师:思考与讨论1:杯中的饮料为什么能够通过吸管进入口中?
思考与讨论2:带有挂钩的吸盘为什么能牢牢贴在瓷砖表面?
思考与讨论3:自来水笔吸墨水,当把笔上的弹簧片按几下时,墨水就吸到橡皮管里去了,为什么?
生9:吸饮料时,将吸管内的空气吸走,使吸管内的气压变小,外界的大气压大于吸管内的压强,向下压饮料,把饮料压入口中。
生10:吸盘压在墙壁上时,挤走了吸盘与墙壁间的空气,使吸盘内的压强变小,外界的大气压大于吸盘内的压强,将吸盘紧紧压在墙壁上。
生11:自来水笔吸墨水时按压弹簧片,使橡皮管内的空气被挤走,橡皮管内的压强变小,外界的大气压大于管内压强,将墨水压入橡皮管。
师:在实验中,用了16匹马才把这两个半球拉开,你体会到了什么?
大气压的标准气压是101、325kPa。一个标准大气压的定义是把温度为0℃、纬度45度海平面上的气压称为1个大气压,水银气压表上的数值为760毫米水银柱高,相当于101、325kPa。大气压的变化跟高度有关。大气压是由大气层受到。
生12:大气压很大。
测量大气压的大小
师:那么,大气压到底有多大呢?我们能想办法粗略测量吗?
师:为什么两种情况下拉动活塞有所不同?
生1:前端不堵住时,活塞内外两侧都是大气压,压强差为零,所以能轻松拉开。
生2:前端堵住时,因为活塞已推到底部并堵住,则活塞内侧压强几乎为零,外侧受到大气向内的压强,所以拉动活塞时需要克服大气压力。
师:借助注射器,我们可以怎样测量大气压强?
1标准大气压=0.1MPa[兆帕]=101KPa=[千帕]左右=1bar[巴]=760mmHg(毫米汞柱)=14.696磅/英寸2(psi)≈1工程大气压≈1Kgf/cm^2[千克力/平方厘米]千克:是质量单位,千克力:是作用在单位体积上一千克的力 一个标。
生3:利用P=F/S,只要测出大气对活塞的压力和活塞的作用面积,就可以计算出大气压强。
师:如何测出大气对活塞的压力?
生4:测量活塞刚好被拉动时所需的拉力大小,利用二力平衡得出大气压力等于拉力。
师:如何测出活塞的作用面积?
师:根据以上方案,实验中需要用到哪些器材?
生6:注射器,弹簧测力计,刻度尺等。
师:实验前,活塞是否需要推到底部?是否需要堵住前端?如果没有推到底部,会对实验结果产生什么影响?
生7:实验前,活塞需要推到底部,排尽空气,并用橡皮帽堵住前端。如果没有推到底部,则注射器内会残留空气,使所需的拉力偏小,计算的大气压也偏小。
师:实验中,水平方向上活塞只受到大气压力一个力吗?
生8:还有活塞与器壁之间的摩擦力。
一个标准大气压是1.013×105帕。标准大气压。表示气压的单位,习惯上常用水银柱高度。例如,一个标准大气压等于760毫米高的水银柱的重量,它相当于一平方厘米面积上承受1.0336公斤重的大气压力。由于各国所用的重量和长度单。
师:如果考虑摩擦力,会对实验结果产生什么影响?
生9:会使所需的拉力偏大,计算的大气压也偏大。
师:摩擦不可避免,所以我们这个实验也仅仅是粗略测出大气压的大小。
课后反思
本节课以实验为主要载体,突出体现了“科学源于生活”的特点,用生活化的例子使教学重难点逐一突破,设计思路如下:
一是生活化导入,调动学生的学习热情。本节课之前,学生已经学习过有关液体压强的知识,同时对液体压强也有切身感受。但是,处在大气中的我们却感受不到大气压,甚至忽略它的存在。本节课以设问引入“在水中的鱼受到了水的压强,那么在大气中的物体是否也受到了大气的压强”,生活化的导入可以在瞬间集中起学生注意力,调动起学生学习热情,进而为后续教学的顺利开展奠定基础。
二是生活化情境教学,提高学生课堂参与度。本节课在进行“覆杯实验”时,充分尊重了学生的认知,利用实验排除了“纸片是被水吸住的”这一猜想,这样的教学模式对教与学都有着积极作用,可以让学生对教学知识产生兴趣。当然,生活化情境教学的构建,需要教师全面把握科学教材和学生学情,用学生熟知的生活内容构建情境并设定问题,以促进学生思维的发散,推动学生的有效探究。
1标准大气压=760mm汞柱=76cm汞柱=1.01325×10^5Pa=10.339m水柱。1标准大气压=101325 N/㎡。(在计算中通常为 1标准大气压=1.01×10^5 N/㎡)。100kPa=0.1MPa
三是巧用生活化实验材料,让学生全面把握科学知识。实验教学要敢于突破课本限制,基于现实情况加强创新。本节课教师在前面感受大气压的铺垫下,运用注射器这种学生熟悉的器材,粗略测量大气压的大小,不仅让学生进一步认识大气压,同时对实验方案的设计、实验误差的分析等能力都有了综合提高。
《中国教师报》2021年01月27日第5版