《大气压强》教学设计
教学目标:
一、知识与技能:
1、知道大气压强的存在。
2、了解大气压强产生的原因。
3、知道托里拆利实验的设计逻辑、设计方法、设计原理
二、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。
三、情感态度与价值观:
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联系,具有将物理知识用于解释日常生活现象的意识。
教学重点:大气压强的存在是本节的重点。
教学难点:大气压强的测定方法是本节的难点。
教学用具:硬纸片、玻璃杯、水、空塑料瓶、气球、杯子、塑料挂钩吸盘等。
教学过程:
引入:
教师实验:一个收纳袋,用抽气筒将里面气体抽完,然后提问:请问同学们这个收纳袋发生了什么?……引起同学们思考,让学生发现物体发生形变
继续设问:是什么原因造成的形变呢?
PPT展示
时间点 袋内 袋外
抽气前 衣物、气体 气体
抽气后 衣物 气体
通过上图的展示,让学生们发现,是袋内气体减少造成的形变,进而得到是因为内外出现压力差造成的形变,退出:大气具有压强
板书:大气压强
1.大气对浸在里面的物体有压强
教师:提问——在生活中还有很多例子可以证明大气压强的存在,我给大家准备了一些器材,同学们能否利用这些器材证明大气压强的存在
学生探究实验:5分钟
期望得到:覆杯实验、吸盘挂钩实验……(这个步骤旨在让学生体验大气压强的存在,并为后面设计方法测量大气压强做铺垫)
学生展示并分析原因
教师:同学们通过刚才的实验验证了大气压强的存在,其实早在1654年就已经有科学家验证了大气压强的存在,这个人就是马德保市市长——奥托.格里克。
PPT展示并介绍这个实验的过程,然后利用通便器学生模拟这个实验——(让学生感受大气压强的大小)
教师:通过刚才的实验,我们发现大气不仅存在压强,而且还很大,那到底大气压强有多大呢?我们能够通过实验去测得呢?如果我们有压强计,我们可以直接读数得到,但是现在我们没有,同学们能否就通过刚才实验,设计一下,测出大气压强的值,比如:利用吸盘挂钩测量。
在这里,要给学生留够思考的空间,调动学生的积极性,让学生思考出测量方式
教师:若思考难度大,教师可以做以下引导:1.请问不能直接测量大气压强,我们可以通过什么方式间接得到——(期望得到测量原理:p=F/S)
2.测量时应该测量哪个物体的面积?用什么方法?
3.引导学生对吸盘进行受力分析,提问:我们不能直接测得大气压力的大小,但是可以与它平衡的力的大小,但是,现在同学们看一下,大气压力等于向下的两个力之和(重力忽略不计),而支持力我们没有办法得到,所以,我们思考一下,什么时候拉力的大小等于大气压力的大小?
学生:当不断增大拉力,刚要将吸盘拉动的时候,此时可以认为大气压力在大小上等于拉力的大小,我们便可以通过读出弹簧测力计的示数得到大气压力的大小。
根据以上分析,我们可以让学生进行实验,实验过程会比较慢,因为会涉及到实验8——10分钟。
教师:我们一起来看一下同学们测量的大气压强值?
学生所测量数据大小差距比较大
教师:请同学们思考一下,这个测量方法到底哪些地方会让测量不准?
学生:1.测量工具本身带来的误差(如:弹簧测力计有摩擦、刻度尺不精确)
2.吸盘内部空气并没有完全排除,会影响实验结果
3.刚要脱落时,弹簧测力计不好读数
教师:所以,通过刚才的分析,我们知道这种方法并不能精确的测得大气压强的值
请问,我们还有其他实验能够帮助我们测得大气压强的值吗?
期待学生说出覆杯实验,如果没有,可以直接提问,同学们,利用覆杯实验可以测量吗?
教师:请同学们猜想一下,如果我增大覆杯实验中的杯子的深度,大气压强还能够托住吗?
实验探究……通过实验,发现适当增大杯子的深度,大气压强仍然能够支持住,那杯子的深度能够不断增大吗?大气压强到底能够支持多高的水柱呢?我们通过一个实验视频一起来看一下
播放视屏
教师:从实验中我们发现,大气压强能够支持10m多高的水柱;也就是发现,如果杯子深度较小,大气压强能够支持住的,但是当水柱达到较高位置,大气压强也不能够支持,同学们来看一下,当水深到达临界点时,我们对薄片进行受力分析,受到几个力的作用
学生分析
教师:因为大气压力比较大,液体压力也比较大,所以,薄片的重力就可以忽略掉,这样我们就得到了,
F0= F液,又因为受力面积相同,所以根据P=F/S,可得P0= P液
也就是说,我们可以通过计算此时谁的压强来得到大气压强
学生:可以通过计算液体压强得到大气压强的值
教师:但是,这里又存在这样一个比较麻烦的事情,我们很难找到这么长的杯子,使薄片刚好落下,而且这么长的杯子在实验中也不好操作,我们可以采取什么方法呢?
学生:我们可以通过增大杯中液体的密度。
教师:那为了实验的简便性,大家觉得换用那种液体会比较方便呢?
学生:换用水银
教师:同学们真了不起,如果换用水银在得到相同的液体压强的情况下,就不需要这么长的杯子了,而我们一起合作思考得到的这个实验,与著名科学家托里拆利所思考的过程不谋而合,所以,同学们潜力是无限的。由于水银有毒,所以,这个实验我们通过视频观察,一起来看实验。
播放视频
教师:通过视屏,我们得到,大气压强能够支持760mm高的水银柱,而水银的密度已知,现在请同学们计算一下,大气压强的值应该是多少
学生计算得到大气压强的值……通过计算,学生能够记住标准大气压强值得同时,也能够得到计算大气压强支持水柱高度的方法
教师:通过计算我们得到大气压强的值为P0=1.01×105,而这个压强物理学中,我们叫做标准大气压,而托里拆利实验也是历史上第一次得到这个值得实验。
我们一起来认识一下托里拆力,PPT展示托里拆利,简单介绍托里拆利的贡献
教师:从实验中,我们发现大气压强是比较大的,我们一起来举例看一下
例题:一个成年人的表面积为2平方米左右,请问在标准情况下他所受的压力是多少?
学生计算得到,所手压力问200000N。
教师:压力如此之大,为什么人没有事呢?
学生:因为人长期生活在这样的环境中,已经适应了,人内部也会有向外的气压
教师:同学们回答的很好,人内部的气压与外部的气压达到了一种平衡,所以人没有事,这也是为什么如果外界气压发生变化,人会感觉不适应,比如:高原反应、气候变化等
教师:所以可以看出外界大气压对人是很重要的,如果没有大气压我们人是没有办法生活的,而且我们很多工具都无法使用,我们一起来看一个小实验
将真空罩内空气抽掉会发现吸盘挂钩会落下
教师:通过刚才实验我们发现,大气压对我们是很重要的,在课后希望同学们能够收集有关大气压强在生活中的应用。
最后,总结课堂所学,并布置作业。
板书设计
9.4大气压强
一、定义
大气对浸在其内部的物体有压强
二、马德堡半球实验
实验者:奥托格里克
历史意义:历史上第一次验证大气压强存在的实验
三、测量大气压强
1.估测
2.精确测量
托里拆里实验
标准大气压强=1.01×105pa