【新教材】教科版 初中物理 9.4 大气压强 教学设计
文档属性
| 名称 | 【新教材】教科版 初中物理 9.4 大气压强 教学设计 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 1005.2KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-03-28 21:23:11 | ||
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文档简介
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9.4 大气压强 教学设计
课题 9.4 大气压强 单元 第九章 压强 学科 物理 年级 8
教材内容分析 本节为教科版八年级物理第九章第四节，是在学生掌握液体压强知识后，进一步探究气体压强的核心内容。教材通过实验（马德堡半球实验、托里拆利实验）和生活实例（吸盘、吸管），引导学生认识大气压强的存在、测量方法及应用，为后续学习流体压强与流速的关系奠定基础。与液体压强的类比，体现 “物质存在压强” 的普遍性。通过实验观察、数据分析和模型构建，提升学生的逻辑推理能力。
2022新课标要求 2.2.8 探究并了解液体压强与哪些因素有关。知道大气压强及其与人类生活的关系。了解流体压强与流速的关系及其在生产生活中的应用。课标解读：通过实验或日常现象，感受大气压的存在。了解托里拆利实验，知道它可以测量大气压强。知道标准大气压，能说出大气压随高度变化的规律。能用大气压强知识解释日常生活、生产中的有关现象，体会物理与生活的紧密联系。通过对大气压应用的了解，初步认识科学技术对人类生活的影响。
学习目标与核心素养 物理观念1.理解大气压强的概念，能解释其产生原因（重力和流动性）。
2.掌握标准大气压的数值（1.01×105Pa）及其与水银柱高度的关系。科学思维
1.通过类比液体压强，建立大气压强的物理模型。
2.运用控制变量法分析影响大气压强的因素（如高度、温度）。科学探究
1.设计实验验证大气压的存在（如覆杯实验、吸盘实验）。
2.通过托里拆利实验数据，计算大气压强并分析误差来源。科学态度与责任
1.关注大气压在医疗（注射器）、工程（真空包装）等领域的应用。
2.通过马德堡半球实验的历史背景，体会科学探究的艰辛与社会价值。
学情分析 "学生已掌握液体压强公式 p=ρgh 并能解释液体压强现象，对大气压存在初步感性认识（如吸管、吸盘等生活现象），但对大气 ' 无形却有压强 ' 的抽象特性理解困难。教学中发现，学生容易混淆托里拆利实验中 ' 水银柱高度与大气压的关系 ' 和玻璃管倾斜角度的影响，且对气压变化导致沸点改变（如高原煮饭）的推理需要结合生活经验。
重点 1. 大气压强的存在与测量方法（托里拆利实验）。
2. 标准大气压的数值及应用。
难点 1. 托里拆利实验的原理与误差分析。
2. 大气压强与高度、沸点的关系。
材料准备 吸盘、注射器、玻璃管（带刻度）、水银槽、覆杯实验装置、塑料吸盘（带测力计）、刻度尺、注射器（带活塞）
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 1. 提问引导
回顾液体压强：“液体压强产生的原因是什么？”
类比提问：“空气是否也有压强？”
2. 实验演示
展示 “无空气饮料瓶被压瘪” 实验：
① 将热水倒入塑料瓶后倒出，迅速拧紧瓶盖；
② 观察瓶子逐渐变瘪的现象。
3. 情境引入
展示 “高原地区使用高压锅” 图片，提问：“为什么高原煮饭需要特殊工具？” 思考并回答问题，描述观察到的实验现象。
结合生活经验猜测高原煮饭困难的原因。 通过对比实验和生活案例，激发探究兴趣，建立新旧知识联系。
讲授新课 一、大气压强的存在与概念
实验探究：
分组完成 “覆杯实验”：
① 装满水的玻璃杯用硬纸片盖住，倒置后观察纸片是否掉落；
② 改变纸片材质（如换成透气纱布），重复实验。
播放马德堡半球实验视频，强调 “抽气后半球难以拉开” 的关键现象。
总结大气压强的定义：大气对浸在其中的物体产生的压强。
二、大气压强的测量
托里拆利实验
1. 视频分步演示实验步骤：
玻璃管注满水银后倒置在水银槽中；
水银柱下降至 760 mm 稳定。
2. 引导学生推导公式：p大气 =ρ水银 gh。
3. 提问互动：
“若玻璃管倾斜，水银柱高度如何变化？”
“若管内混入空气，测量结果会偏高还是偏低？”
4. 介绍标准大气压值：1.013×105Pa=760mmHg。
三、气压计与大气压的变化
展示气压计实物
演示水银气压计和无液气压计的结构与读数方法。
结合课件中的 “海拔与气压关系图”，总结规律：海拔升高→气压降低→沸点降低。
案例分析
讨论 “吸盘挂钩的工作原理”“离心式水泵的抽水过程”。 分组实验并记录现象，分析实验结论。
观察视频并参与公式推导，讨论实验误差。
观察气压计实物，分析图表数据，解释生活现象。 通过实验探究与模型构建，突破抽象概念。结合实物与图表，培养数据分析与应用能力。
课堂练习 1.在学校实验室里，小张同学把装满水的100mL量筒的口朝下浸没在水中（如图所示），抓住筒底向上提，在筒口离开水面之前，量筒露出水面部分（ ）A.充满水 B.没有水 C.有水，但不满 D.刚开始有水，后迅速流出2.请你估算一下，大气对你左手大拇指指甲的压强约为（ ）A.105Pa B.103Pa C.10Pa D.10﹣1Pa3.下列生活中的现象均与气压有关，其中一个利用的原理与另外三个不同的是（ ） A.吸饮料 B.拔火罐 C.高压锅煮饭 D.吸盘紧贴在墙面4.以下有关离心式水泵的扬程及工作原理的说法中，不正确的是（ ）A.离心式水泵靠大气压提水，因此其扬程不可能高于10.4米B.离心式水泵的实际扬程可以高达20米以上C.离心式水泵的吸水扬程不可能高于10.4米D.离心式水泵的提水过程不仅仅靠大气压的作用5.关于图所示的托里拆利实验，下列说法正确的是（ ）A.此实验在任何时候测出的都是标准大气压的数值B.玻璃管倾斜放置时，玻璃管内的水银柱会变C.换用粗玻璃管做实验，管内水银柱高度将减小D.将此装置从地面移至山顶，玻璃管内的水银面会上升6.关于托里拆利实验，下面说法中正确的是（ ）A.玻璃管内径越大，管内和管外水银面高度差越小B.往水银槽内多倒些水银，管内和管外水银面高度差增大C.玻璃管倾斜，管内和管外水银面高度差不变D.玻璃管内水银柱上方进入一些空气，管内和管外水银面高度差不变
课堂小结
板书 大气压强一、大气压强的存在二、大气压强的测量三、大气压强的变化规律四、大气压强的应用
课外拓展/课外阅读内容 一、科学史话：从 “真空恐惧” 到气压计的诞生17 世纪，意大利科学家托里拆利在伽利略研究的基础上，通过一个简单而巧妙的实验揭开了大气压强的神秘面纱。他将 1 米长的玻璃管注满水银，倒置在水银槽中，发现水银柱稳定在 76 厘米高度。这一现象首次证明了大气压强的存在 —— 空气的重量产生压力，与水银柱的重力达到平衡。托里拆利由此发明了世界上第一支水银气压计，并用 “我们生活在空气海洋的底部” 这一比喻，生动诠释了大气压的本质。随后，法国科学家帕斯卡进一步发现，海拔越高，气压计的水银柱越低。他委托家人携带气压计登上高山验证这一猜想，最终证实了气压随高度变化的规律，为现代气象学奠定了基础。德国工程师格里克则通过 “马德堡半球实验”，用 16 匹马的拉力直观展示了大气压的巨大力量，彻底终结了 “自然厌恶真空” 的千年谬误。二、科学家的探索精神：质疑权威与创新实验托里拆利的成功源于他对传统观念的大胆质疑。当时，人们普遍用 “真空恐惧说” 解释水泵提水现象，但托里拆利敏锐地意识到，水无法超过 10 米的真正原因是大气压的限制。他创造性地选用高密度的水银替代水，将实验装置从 10 米缩短到 1 米，使科学验证成为可能。这种化繁为简的思维方式，正是科学研究的核心方法之一。帕斯卡的研究同样体现了科学探索的严谨性。他不仅通过实验验证气压变化，还提出 “气压差导致风” 的理论，将大气压与天气现象联系起来。而格里克发明的真空泵和马德堡半球实验，则以震撼的视觉效果让公众直观理解了抽象的科学概念，展现了科学传播的重要性。三、现代应用：从天气预报到航天技术大气压的研究成果深刻改变了人类生活。气象卫星通过监测全球气压分布，实现了对台风、暴雨等灾害性天气的精准预报。我国自 20 世纪 70 年代开始研制气象卫星，风云系列卫星已成为全球气象观测的重要力量，其遥感数据不仅用于天气预报，还服务于农业估产、森林防火等领域。气压计的应用更是广泛：登山者通过气压计估算海拔，医生利用气压原理设计呼吸机，航空航天工程师则通过模拟高空低压环境测试设备性能。甚至日常生活中的真空包装、吸管饮水，都离不开大气压的作用。四、延伸思考：科学探索永无止境尽管大气压的研究已取得重大突破，但仍有未解之谜等待探索。例如，气候变化对全球气压分布的影响、极端天气事件与气压异常的关联等。阅读《从托里拆利到气象卫星》等科普著作，不仅能了解科学发展的历程，更能体会科学家们 “大胆假设、小心求证” 的探索精神。
特色资源分析和技术手段说明 大气压强是八年级物理的核心内容，通过实验与生活现象探究气体压强的存在、测量及应用。教学以液体压强为基础，通过覆杯实验和马德堡半球实验直观证明大气压的存在，结合托里拆利实验推导其数值（1.013×105Pa）。实验原理：托里拆利实验中水银柱高度仅由大气压决定，与玻璃管倾斜无关；变化规律：海拔升高导致气压降低，沸点随之下降（需高压锅煮饭）；应用案例：吸盘挂钩、吸管、真空包装等均利用大气压原理。教学策略采用虚实结合：分组实验（注射器测大气压）强化动手能力，虚拟仿真动态演示托里拆利实验过程；通过气压计实物展示测量工具，结合海拔 - 气压关系图分析天气与气压的关联。板书以 “存在→测量→变化→应用” 为主线，突出公式推导与关键结论。特色资源包括科学史话（托里拆利、帕斯卡研究历程）、气象卫星应用案例，以及 AR 技术模拟 “大气海洋” 结构。通过实验动画、在线计算器等数字化工具支持分层学习，培养学生科学思维与实践能力。
教学反思 本节课以 "实验探究 + 生活应用" 为核心，通过对比实验（覆杯实验、马德堡半球实验视频）直观呈现大气压的存在，结合托里拆利实验动画突破 "无形压强" 的抽象性。教学重点聚焦于：1. 托里拆利实验原理与标准大气压计算（1.013×105Pa）；2. 气压变化规律（海拔升高→气压降低→沸点下降）；3. 生活案例分析（吸盘、高压锅等）。采用虚实结合策略：分组实验（注射器测大气压）强化实践能力，虚拟仿真动态演示实验过程；通过气压计实物与海拔 - 气压关系图，帮助学生建立知识关联。教学中融入科学史话与气象卫星应用案例，结合 AR 技术模拟大气结构，实现跨学科融合。课堂练习分层设计，基础题巩固公式应用，拓展题培养批判性思维。教学反思显示，学生对实验现象理解较好，但需加强误差分析指导。未来将增加 "自制气压计" 实践活动，优化互动设计以深化对气压变化的逻辑推理，全面提升科学素养。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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9.4 大气压强 教学设计
课题 9.4 大气压强 单元 第九章 压强 学科 物理 年级 8
教材内容分析 本节为教科版八年级物理第九章第四节，是在学生掌握液体压强知识后，进一步探究气体压强的核心内容。教材通过实验（马德堡半球实验、托里拆利实验）和生活实例（吸盘、吸管），引导学生认识大气压强的存在、测量方法及应用，为后续学习流体压强与流速的关系奠定基础。与液体压强的类比，体现 “物质存在压强” 的普遍性。通过实验观察、数据分析和模型构建，提升学生的逻辑推理能力。
2022新课标要求 2.2.8 探究并了解液体压强与哪些因素有关。知道大气压强及其与人类生活的关系。了解流体压强与流速的关系及其在生产生活中的应用。课标解读：通过实验或日常现象，感受大气压的存在。了解托里拆利实验，知道它可以测量大气压强。知道标准大气压，能说出大气压随高度变化的规律。能用大气压强知识解释日常生活、生产中的有关现象，体会物理与生活的紧密联系。通过对大气压应用的了解，初步认识科学技术对人类生活的影响。
学习目标与核心素养 物理观念1.理解大气压强的概念，能解释其产生原因（重力和流动性）。
2.掌握标准大气压的数值（1.01×105Pa）及其与水银柱高度的关系。科学思维
1.通过类比液体压强，建立大气压强的物理模型。
2.运用控制变量法分析影响大气压强的因素（如高度、温度）。科学探究
1.设计实验验证大气压的存在（如覆杯实验、吸盘实验）。
2.通过托里拆利实验数据，计算大气压强并分析误差来源。科学态度与责任
1.关注大气压在医疗（注射器）、工程（真空包装）等领域的应用。
2.通过马德堡半球实验的历史背景，体会科学探究的艰辛与社会价值。
学情分析 "学生已掌握液体压强公式 p=ρgh 并能解释液体压强现象，对大气压存在初步感性认识（如吸管、吸盘等生活现象），但对大气 ' 无形却有压强 ' 的抽象特性理解困难。教学中发现，学生容易混淆托里拆利实验中 ' 水银柱高度与大气压的关系 ' 和玻璃管倾斜角度的影响，且对气压变化导致沸点改变（如高原煮饭）的推理需要结合生活经验。
重点 1. 大气压强的存在与测量方法（托里拆利实验）。
2. 标准大气压的数值及应用。
难点 1. 托里拆利实验的原理与误差分析。
2. 大气压强与高度、沸点的关系。
材料准备 吸盘、注射器、玻璃管（带刻度）、水银槽、覆杯实验装置、塑料吸盘（带测力计）、刻度尺、注射器（带活塞）
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 1. 提问引导
回顾液体压强：“液体压强产生的原因是什么？”
类比提问：“空气是否也有压强？”
2. 实验演示
展示 “无空气饮料瓶被压瘪” 实验：
① 将热水倒入塑料瓶后倒出，迅速拧紧瓶盖；
② 观察瓶子逐渐变瘪的现象。
3. 情境引入
展示 “高原地区使用高压锅” 图片，提问：“为什么高原煮饭需要特殊工具？” 思考并回答问题，描述观察到的实验现象。
结合生活经验猜测高原煮饭困难的原因。 通过对比实验和生活案例，激发探究兴趣，建立新旧知识联系。
讲授新课 一、大气压强的存在与概念
实验探究：
分组完成 “覆杯实验”：
① 装满水的玻璃杯用硬纸片盖住，倒置后观察纸片是否掉落；
② 改变纸片材质（如换成透气纱布），重复实验。
播放马德堡半球实验视频，强调 “抽气后半球难以拉开” 的关键现象。
总结大气压强的定义：大气对浸在其中的物体产生的压强。
二、大气压强的测量
托里拆利实验
1. 视频分步演示实验步骤：
玻璃管注满水银后倒置在水银槽中；
水银柱下降至 760 mm 稳定。
2. 引导学生推导公式：p大气 =ρ水银 gh。
3. 提问互动：
“若玻璃管倾斜，水银柱高度如何变化？”
“若管内混入空气，测量结果会偏高还是偏低？”
4. 介绍标准大气压值：1.013×105Pa=760mmHg。
三、气压计与大气压的变化
展示气压计实物
演示水银气压计和无液气压计的结构与读数方法。
结合课件中的 “海拔与气压关系图”，总结规律：海拔升高→气压降低→沸点降低。
案例分析
讨论 “吸盘挂钩的工作原理”“离心式水泵的抽水过程”。 分组实验并记录现象，分析实验结论。
观察视频并参与公式推导，讨论实验误差。
观察气压计实物，分析图表数据，解释生活现象。 通过实验探究与模型构建，突破抽象概念。结合实物与图表，培养数据分析与应用能力。
课堂练习 1.在学校实验室里，小张同学把装满水的100mL量筒的口朝下浸没在水中（如图所示），抓住筒底向上提，在筒口离开水面之前，量筒露出水面部分（ ）A.充满水 B.没有水 C.有水，但不满 D.刚开始有水，后迅速流出2.请你估算一下，大气对你左手大拇指指甲的压强约为（ ）A.105Pa B.103Pa C.10Pa D.10﹣1Pa3.下列生活中的现象均与气压有关，其中一个利用的原理与另外三个不同的是（ ） A.吸饮料 B.拔火罐 C.高压锅煮饭 D.吸盘紧贴在墙面4.以下有关离心式水泵的扬程及工作原理的说法中，不正确的是（ ）A.离心式水泵靠大气压提水，因此其扬程不可能高于10.4米B.离心式水泵的实际扬程可以高达20米以上C.离心式水泵的吸水扬程不可能高于10.4米D.离心式水泵的提水过程不仅仅靠大气压的作用5.关于图所示的托里拆利实验，下列说法正确的是（ ）A.此实验在任何时候测出的都是标准大气压的数值B.玻璃管倾斜放置时，玻璃管内的水银柱会变C.换用粗玻璃管做实验，管内水银柱高度将减小D.将此装置从地面移至山顶，玻璃管内的水银面会上升6.关于托里拆利实验，下面说法中正确的是（ ）A.玻璃管内径越大，管内和管外水银面高度差越小B.往水银槽内多倒些水银，管内和管外水银面高度差增大C.玻璃管倾斜，管内和管外水银面高度差不变D.玻璃管内水银柱上方进入一些空气，管内和管外水银面高度差不变
课堂小结
板书 大气压强一、大气压强的存在二、大气压强的测量三、大气压强的变化规律四、大气压强的应用
课外拓展/课外阅读内容 一、科学史话：从 “真空恐惧” 到气压计的诞生17 世纪，意大利科学家托里拆利在伽利略研究的基础上，通过一个简单而巧妙的实验揭开了大气压强的神秘面纱。他将 1 米长的玻璃管注满水银，倒置在水银槽中，发现水银柱稳定在 76 厘米高度。这一现象首次证明了大气压强的存在 —— 空气的重量产生压力，与水银柱的重力达到平衡。托里拆利由此发明了世界上第一支水银气压计，并用 “我们生活在空气海洋的底部” 这一比喻，生动诠释了大气压的本质。随后，法国科学家帕斯卡进一步发现，海拔越高，气压计的水银柱越低。他委托家人携带气压计登上高山验证这一猜想，最终证实了气压随高度变化的规律，为现代气象学奠定了基础。德国工程师格里克则通过 “马德堡半球实验”，用 16 匹马的拉力直观展示了大气压的巨大力量，彻底终结了 “自然厌恶真空” 的千年谬误。二、科学家的探索精神：质疑权威与创新实验托里拆利的成功源于他对传统观念的大胆质疑。当时，人们普遍用 “真空恐惧说” 解释水泵提水现象，但托里拆利敏锐地意识到，水无法超过 10 米的真正原因是大气压的限制。他创造性地选用高密度的水银替代水，将实验装置从 10 米缩短到 1 米，使科学验证成为可能。这种化繁为简的思维方式，正是科学研究的核心方法之一。帕斯卡的研究同样体现了科学探索的严谨性。他不仅通过实验验证气压变化，还提出 “气压差导致风” 的理论，将大气压与天气现象联系起来。而格里克发明的真空泵和马德堡半球实验，则以震撼的视觉效果让公众直观理解了抽象的科学概念，展现了科学传播的重要性。三、现代应用：从天气预报到航天技术大气压的研究成果深刻改变了人类生活。气象卫星通过监测全球气压分布，实现了对台风、暴雨等灾害性天气的精准预报。我国自 20 世纪 70 年代开始研制气象卫星，风云系列卫星已成为全球气象观测的重要力量，其遥感数据不仅用于天气预报，还服务于农业估产、森林防火等领域。气压计的应用更是广泛：登山者通过气压计估算海拔，医生利用气压原理设计呼吸机，航空航天工程师则通过模拟高空低压环境测试设备性能。甚至日常生活中的真空包装、吸管饮水，都离不开大气压的作用。四、延伸思考：科学探索永无止境尽管大气压的研究已取得重大突破，但仍有未解之谜等待探索。例如，气候变化对全球气压分布的影响、极端天气事件与气压异常的关联等。阅读《从托里拆利到气象卫星》等科普著作，不仅能了解科学发展的历程，更能体会科学家们 “大胆假设、小心求证” 的探索精神。
特色资源分析和技术手段说明 大气压强是八年级物理的核心内容，通过实验与生活现象探究气体压强的存在、测量及应用。教学以液体压强为基础，通过覆杯实验和马德堡半球实验直观证明大气压的存在，结合托里拆利实验推导其数值（1.013×105Pa）。实验原理：托里拆利实验中水银柱高度仅由大气压决定，与玻璃管倾斜无关；变化规律：海拔升高导致气压降低，沸点随之下降（需高压锅煮饭）；应用案例：吸盘挂钩、吸管、真空包装等均利用大气压原理。教学策略采用虚实结合：分组实验（注射器测大气压）强化动手能力，虚拟仿真动态演示托里拆利实验过程；通过气压计实物展示测量工具，结合海拔 - 气压关系图分析天气与气压的关联。板书以 “存在→测量→变化→应用” 为主线，突出公式推导与关键结论。特色资源包括科学史话（托里拆利、帕斯卡研究历程）、气象卫星应用案例，以及 AR 技术模拟 “大气海洋” 结构。通过实验动画、在线计算器等数字化工具支持分层学习，培养学生科学思维与实践能力。
教学反思 本节课以 "实验探究 + 生活应用" 为核心，通过对比实验（覆杯实验、马德堡半球实验视频）直观呈现大气压的存在，结合托里拆利实验动画突破 "无形压强" 的抽象性。教学重点聚焦于：1. 托里拆利实验原理与标准大气压计算（1.013×105Pa）；2. 气压变化规律（海拔升高→气压降低→沸点下降）；3. 生活案例分析（吸盘、高压锅等）。采用虚实结合策略：分组实验（注射器测大气压）强化实践能力，虚拟仿真动态演示实验过程；通过气压计实物与海拔 - 气压关系图，帮助学生建立知识关联。教学中融入科学史话与气象卫星应用案例，结合 AR 技术模拟大气结构，实现跨学科融合。课堂练习分层设计，基础题巩固公式应用，拓展题培养批判性思维。教学反思显示，学生对实验现象理解较好，但需加强误差分析指导。未来将增加 "自制气压计" 实践活动，优化互动设计以深化对气压变化的逻辑推理，全面提升科学素养。
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