2021-2022学年度教科版八年级物理下册教案 第9章 第4节大气压强

第4节　大气压强
教学目标
【知识与技能】
1．知道大气压强的存在，知道托里拆利实验的原理、过程和结论．
2．了解大气压强产生的原因．
3．知道大气压强与高度和天气有关．
4．通过演示实验，培养学生的观察能力和分析能力．
5．通过对托里拆利实验的学习，培养学生的思维能力．
【过程与方法】
1．学生进行实验探究，估测大气压的大小，体会科学探究的过程．
2．通过对托里拆利实验的学习，使学生理解用液体压强来研究大气压强的等效替代法．
【情感、态度与价值观】
1．通过演示实验，激发学生学习的兴趣和求知欲．
2．运用大气压强知识解释生活和生产中的有关现象，使学生体会到物理知识与生活的密切关系，具有将物理知识用于解释日常生活现象的意识．
3．通过对托里拆利实验的学习，培养学生热爱科学的精神，培养学生的创新意识．
重点难点
【重点】
知道大气压强的存在．
【难点】
知道托里拆利实验的原理、过程和结论．
教学过程
知识点一　大气压强
【自主学习】
阅读课本P48，完成以下问题：
大气对浸在它里面的物体的压强叫大气压强，简称大气压．
【合作探究】
演示一　生活中的大气压强
观察以下现象，回答相关问题．
(1)将硬纸片平放在平口玻璃杯口，用手按住，并倒置过来(提醒学生注意观察)，放手后，可看到硬纸片掉下．
(2)将玻璃杯装满水，仍用硬纸片盖住玻璃杯口，用手按住，并倒置过来(暂不放手)．如果放手，可看到硬纸片没有掉下来．
(3)将挂物钩的吸盘压在光滑的墙壁上，再将重物挂在钩上，吸盘依然不会脱落．
1．是什么力使硬纸片和吸盘不会掉下来？
答：地球周围被厚厚的空气层包围着，这层空气又叫大气层．空气由于受重力作用，而且能流动，因而空气内部向各个方向都有压强(跟液体相似)．大气对浸在它里面的物体的压强，叫做大气压强，简称大气压．
2．大气压产生的原因是什么？
答：大气有重力且具有流动性．
3．大气压强有何特点？
答：大气向各个方向都有压强；大气内部某一点向各个方向的压强相等；大气压强随深度增加而增大．
知识拓展　大气压的存在——马德堡半球实验
早在1654年，德国马德堡市市长奥托·格里克就在马德堡市公开表演一个著名实验—马德堡半球实验．他把两个直径为30 cm铜质空心半球紧紧地扣在一起，用抽气机抽出球内的空气，然后用16匹马向相反方向拉两个半球，结果费了很大的劲才把它们拉开．
【教师点拨】
大气压强随深度增加而增大，这里的深度是指从大气层外表面向下的距离，也可以说大气压随海拔高度的增加而减小．
【跟进训练】
用自来水钢笔吸墨水时，只要把弹簧片按几下松开，墨水就吸到橡皮管里去了，这是因为　(　C　)
A．橡皮管有吸力
B．弹簧片有吸力
C．大气压的作用
D．橡皮管里真空有吸力
知识点二　大气压强的测量
【自主学习】
阅读课本P49－50，完成以下问题：
1．托里拆利实验既说明大气压的存在，又准确地测出了大气压的值．
2．通常把760_mm高水银柱产生的压强叫做标准大气压，用字母p0表示，p0＝1.013×105 Pa.在粗略计算中，标准大气压可以取为1×105 Pa.
【合作探究】
探究一　估测大气压强的值
1．大气压强到底有多大呢？我们能测量出大气压的值吗？
答：可通过托里拆利实验测量出大气压的值．
实验目的：测量大气压强的值．
实验步骤：在长约1 m、一端封闭的玻璃管里灌满水银，用手指将管口堵住，然后倒插在水银槽中，放开手指，管内水银面下降到一定高度时不再下降，水银处于静止状态．
实验分析：玻璃管上端为真空，没有压强，玻璃管内的水银之所以能够高于水银槽内的水银，就是因为水银槽内的水银受到大气压强的作用．
实验结论：大气压强的数值等于它支撑的水银柱产生的压强，即p大气＝p水银＝ρ水银gh.我们通常把760 mm高的水银柱产生的压强叫做标准大气压，用字母p0表示．
实验中的注意事项：(1)管内水银柱是由大气压支持的，所以管内水银柱的高度代表了大气压强的大小，也就是说，在操作正确的前提下，只要大气压强不变，管内水银柱的高度就不变．
(2)水银柱高度是指管内外水银面的竖直高度差，不是指倾斜管内水银柱的长度．因此，实验中使玻璃管倾斜后，管内水银柱长度增加，而水银柱的竖直高度不变．
(3)实验中，玻璃管的粗细(内径不同)不会影响大气压强的测定值，因为液体的压强只与液体的密度、深度有关，与液体的重力、体积有关．
(4)实验中玻璃管进入水银槽中的深度对测量值没有影响，管口向上提，管内水银面上方真空部分体积增大，水银柱高度不变；管口向下按，管内水银面上方真空部分体积减小，水银柱的高度不变．
(5)当管内水银面上方进入空气后，测得的大气压值比实际值要小．
2．管内水银为什么不继续下落？
答：这是大气压强支持着管内的水银柱，也就是说大气压跟760 mm高的水银柱产生的压强相等．
3．标准大气压的值是多少？
答：p＝ρgh＝13.6×103 kg/m3×9.8 N/kg×0.76 m＝1.013×105 Pa.它相当于在1 cm2表面受到10 N的压力．通常人们把760 mm水银柱所产生的压强，叫做一个标准大气压，符号为1atm.1atm＝1.013×105 Pa.
4．由标准大气压的值可以计算出大气压作用在一个人手掌上的压力约为500 N，相当于一个质量为50 kg的人站在你手掌上产生的压力．这么大的压力，我们为何感觉不到呢？
答：因为人体内也存在压强，内外压力相互平衡；另外，人长期生活在大气中，已经适应这种环境了．
5．托里拆利实验中水银柱的高度与玻璃管的粗细、倾斜与否、上提、下压是否有关？
答：因为p＝ρgh，液体压强与水银柱的高度有关，而水银柱的高度与玻璃管的粗细、倾斜与否、上提、下压无关．
6．如果玻璃管上端敲破一个洞，管内的水银将会向上喷出还是向下落回水银槽？
答：破洞后的玻璃管与水银槽成了连通器，管内的水银将向下落回水银槽．
知识点三　大气压的变化及应用
【自主学习】
阅读课本P51，完成以下问题：
1．大气压随高度增加而减小．在海拔3 000 m以内，大约每升高10 m，大气压减小100 Pa.
2．天气的变化也会影响大气压．
【合作探究】
探究一　影响大气压的因素
1．影响大气压的因素有哪些？
答：(1)大气压随高度的升高而减小．由于越向高空，空气越稀薄，空气的密度越小，由于大气层密度变化是不均匀的，因此压强随高度的变化也是不均匀的．在海拔3 000 m以内，每升高10 m，大气压减小100 Pa.(2)天气、气候影响大气压．一般来说冬天的气压比夏天高，晴天的气压比阴雨天的高．
2．大气压和水的沸点存在什么关系？
答：水的沸点在标准大气压下是100 ℃，随着大气压的减小，水的沸点会降低．
3．为什么高山上用普通的锅很难将饭煮熟？怎样才能把饭煮熟呢？
答：这是因为水的沸点与水面上的气压有关．液体表面的气压增大，液体沸点升高；液体表面的气压减小，液体沸点降低．用高压锅可以把饭煮熟．
探究二　大气压强在生活中的应用
1．大气压强在生活中的应用有哪些？
答：有高压锅、活塞式抽水机和离心式水泵等．
2．你知道活塞式抽水机的工作原理是怎样的吗？
答：抽水机也叫水泵，是利用大气压把水从低处抽到高处的装置．使用时，若提起活塞，阀门A受到大气压的作用而关闭，活塞的下面空气稀薄，气压小于外界的大气压．于是，低处的水受到大气压的作用推开阀门B进入圆筒(图甲)；当压下活塞时，阀门B被水压下而关闭，水被阻不能向下流动，于是冲开阀门A进入圆筒的上部(图乙)；再提起活塞时，活塞上面的水迫使阀门A关闭，从侧管流出．与此同时井里的水又在大气压的作用下推开阀门B进入圆筒(图丙)．
知识拓展　用水做的“托里拆利实验”
找一根12 m长的透明软管，管中灌满水，将一端封闭，另一端放在盛水的水桶中，将封闭端用绳子吊起，观察发现大气压强能支持的管内水柱高度约为10.336 m.
【教师点拨】
1．在温度不变的条件下，一定质量的气体，体积减小压强增大，体积增大压强减小．
2．大气压强在生活中的应用广泛，常见的应用实例除去离心式抽水机、活塞式抽水机之外，还包括吸管吸饮料、吸盘、钢笔吸墨水、圆珠笔等．
【跟进训练】
下列事例中，利用大气压作用的是(　A　)
A．小王用吸管将饮料吸入口中
B．医生用针筒把药水推入病人肌肉中
C．小李用图钉把地图钉在墙上
D．深水潜水员要穿特制的抗压潜水服
课堂小结
1．大气压强的存在
2．大气压强的测量
(1)托里拆利实验
(2)标准大气压：p0＝1.013×105 Pa
3．大气压的变化及应用
练习设计
完成本课对应训练．
温馨提示：实验视频见课件．