8.3 空气的“力量” 教案+当堂达标

第三节 空气的“力量”
设计说明
在已有固体压强和液体压强的知识基础上，自主探究气体压强的相关知识，本节内容中关于大气压强的存在、与大气压有关的现象及大气压在生活中的应用，经探究学生易于接受和理解。由学生设计实验证明大气压的存在，调动学生的积极性，培养学生的动手能力，激发学生的求知欲，而后展开教学。在教学中，通过对实验的观察及幻灯片的展示，由浅入深，层层递进，增强学生对大气压知识的了解。
教学目标
【知识与技能】
1.理解大气压强产生的原因，能说出几个证明大气压强存在的事例。
2.知道托里拆利实验的方法和结果，记住大气压强的值。
3.能用大气压强的知识解释有关现象，激发学生学习物理的兴趣。
【过程与方法】
1.通过设计日常生活中简单的有关大气压强存在的实验，感知大气压强是客观存在的。
2.通过自主实验、合作探究大气压强实验，知道大气压强的方向，并从中体会到大气压强的威力。
3.通过对托里拆利实验的研究，培养学生归纳、推理能力。
【情感、态度和价值观】
1.通过实验观察和思考，培养认真细致、实事求是的科学态度。
2.通过了解大气压的应用，初步认识科学技术对人类生活的影响。
重点难点
教学重点
大气压强的存在、用大气压强解释生产、生活中的现象。
教学难点
大气压强的测量。
教学方法
以实验探究为主，综合运用讨论法、讲授法等。
教具、学具
多媒体课件、一只空杯、吸盘两个、饮料瓶、水、广口瓶、硬纸片（或塑料片）等。
授课时数
1课时
教学过程
回顾思考
1.液体由于受_______作用，对容器_______有压强；液体由于具有流动性，对阻碍液体散开的_______也有压强。
2.我们把上端、底部_______的容器叫做连通器。连通器的特点：静止在连通器内的同一种液体，各部分直接与大气接触的液面总是保持_______。
3.探究连通器的原理
如图，在U形管底部有一个薄塑料片CD，U形管 A、B两管都倒入等高的水。由公式_______可以知道，薄片CD左右两面受到水的压强_______，又由公式_______可以知道，薄片CD左右两面受到的压力_______，薄片CD将_______（选填“向左移动”“向右移动”或“保持静止”）。
导入新课
老师演示：取一个饮料瓶，向里面倒一些热水，稍后把热水全部倒出去，迅速把瓶盖拧紧。让学生观察瓶子会发生什么变化？
学生观察并回答，瓶子变瘪了，同时会听到“喀拉喀拉”的声音。
进一步让学生思考：是谁把饮料瓶压瘪的呢？
把瓶子压瘪的只能是空气。
讲授新课
一、大气压强的存在
1.提出问题
液体内部朝各个方向都有压强，这是由于液体能够流动。空气也能流动，我们周围是否也存在着大气的压强？
2.设计和进行实验
（1）实验一：杯子中盛满水，用一硬纸片（或塑料片）挡住杯口后，用手支撑着倒立过来，松手后，观察硬纸片是否掉下来。再缓慢地使杯子在竖直面转动360度，观察硬纸片是否掉下来。这种现象说明什么问题？
甲 乙 丙
（2）实验二：取两个挂东西的小吸盘，将其对接并挤出内部的空气，然后请试着用力拉开吸盘。拉开吸盘需要用不小的力，这主要是因为什么呢？
（3）实验三：广口瓶底铺一层沙子，一个剥了皮的煮鸡蛋放在广口瓶上，观察鸡蛋有没有掉下去。把鸡蛋按一下，看能按下去吗？把点燃的酒精棉球放入其中，用剥了皮的熟鸡蛋堵住瓶口。请观察发生了什么现象？
实验结论：
和液体一样，空气内部各个方向也都存在压强，这种压强称为大气压强。
3.介绍大气层的结构，对比液体压强产生的原因，分析大气压强产生的原因：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。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。
讨论：生活中还有哪些现象能说明大气压强的存在呢？
①塑料挂钩被大气压强压在墙上；
②用吸管吸汽水；
③墨水被吸到钢笔里。
二、测量大气压
1.马德堡半球实验。
提出问题：这个实验说明了什么？大气压强究竟有多大？
①说明了大气压强的存在；
②大气压强很大，把两个半球紧紧压在一起。
引导启发：
①我们怎样才可以确切地测定大气压强的值呢？
②实验一中的硬纸片受力情况如何？
③如果能使水不与水杯底接触，而且水面上方的气体压强为零，那么大气压强能支持多高的水柱呢？
引导分析：硬纸片受到水柱的压力是大气给的压力。若水面上方的气体压强为零，则此时，大气压强就等于水柱产生的压强。
换用比杯子长的各种不同长度的试管（或容器）进行“覆杯”实验。然后让学生思考如何才能让液柱高度降低？
因为p =ρgh，所以在大气压强不变的情况下，如果换用密度较大的液体，液柱的高度将会低一些。
2.托里拆利实验
（1）问题讨论：
①托里拆利实验中汞柱的高度与玻璃管的粗细、倾斜与否、上提、下压是否有关？
②如果玻璃管上端敲破一个洞，管内的汞将会向上喷出还是向下落回汞液槽？
引导分析：
①因为 p =ρgh ，液体压强与汞柱的高度有关，而汞柱的高度与玻璃管的粗细、倾斜与否、上提、下压无关。
②破洞后的玻璃管与汞液槽成了连通器，管内的汞将向下落回汞液槽。
（2）大气压强的大小
玻璃管内汞面上方是真空，而管外汞面受到大气压强，正是大气压强支持着管内760 mm高的汞柱，就是大气压强跟760 mm高汞柱产生的压强相等。
（1个标准大气压）p =ρgh = 13.6 × 10 3 kg/m3 × 10 N/kg× 0.76 m = 1.013 × 105 Pa
（3）测量大气压强的工具（投影介绍教材图8-42、图8-43）：

图8-42 汞气压计 图8-43 空盒气压计的原理
①汞气压计 优点：精确 缺点：不方便携带
②空盒气压计 优点：使用方便 缺点：不精确
三、大气压强的变化
投影展示教材图8-46，让学生查找规律。
讲述：大气压强的大小不是一成不变的，其大小与海拔高度有关。为了便于对比，人们通常把1.013×10 5 Pa的大气压叫标准大气压。
1标准大气压＝1.013×10 5 Pa
在海平面附近，大气压强约为1.013×10 5 Pa。离地面越高的地方，空气越稀薄，那里的大气压强越小。
讲述：在高山煮食物，由于大气压比平地低，故水的沸点低于100 ℃。
例如在珠穆朗玛峰，水的沸点为73.5 ℃，使用高压锅可以解决该困难。同学们能分析其原因吗？
课堂小结
1.大气压强是存在的，大气压强通常简称大气压或气压。
2.大气压强的测量——托里拆利实验。
3.标准大气压——支持760 mm汞柱的大气压叫标准大气压。
标准大气压=760 mmHg=76cmHg=1.013×10 5 Pa，可支持水柱高约10.3 m。
4.大气压强的变化：大气压强随高度增加而减小。
5.大气压强的测量：测定大气压强的仪器叫气压计。气压计分为汞气压计和无液气压计。
当堂达标
1.在铁桶内放少量的水，用火加热，水沸腾之后把桶口堵住，然后浇上冷水，铁桶变扁，如图所示，关于铁桶变扁的原因，下列说法正确的是（ ）
A.冷水的压力使铁桶变扁
B.大气压强使铁桶变扁
C.铁桶内空气膨胀使铁桶变扁
D.铁桶变扁与力无关
答案：B
2.（多选）如图所示为托里拆利实验的装置图，下列表述正确的是（ ）
A.将玻璃管稍微倾斜，管内外汞面高度差将不变
B.将玻璃管稍微向上提起但没有离开液面，管内外汞面高度差将变大
C.向槽中继续注入少量汞，管内外汞面高度差将变小
D.换用更粗一些的等长玻璃管，管内外汞面高度差将不变
答案：AD
3.活塞式抽水机工作原理如图所示，提起活塞时，阀门_____关闭，管外的水在_______的作用下进入抽水机。
答案：A 大气压
4.小梁同学用实验测量某地大气压强的值。她在长约1 m，一端封闭的玻璃管里灌满汞，用手指将管口堵住，然后倒插在汞液槽中，放开手指，管内汞面下降到一定高度时就不再下降，如图所示。
（1）已知汞的密度为13.6×103kg/m3，她通过数据计算得出大气压强的值为________Pa。
（2）如果我们将此装置拿到海平面去测量，则测量结果将________（选填“大于”或“小于”)她测量的值。
（3）小杨同学也利用此装置测量小梁同学所在地大气压的值，他把汞换成水，将玻璃管灌满水后倒插在水槽内时，发现管中的水柱不会下降。如果你来测量，且能够测出，则玻璃管长度____________（选填“必须大于10 m”或“可以小于10 m”)。
答案：(1)0.93×105 (2) 大于 (3)可以小于10 m
板书设计
一、大气压强
1.定义：和液体一样，空气内部各个方向也都存在压强，叫做大气压强，简称大气压，一般用p0表示。
2.产生原因：
①空气受重力的作用；
②气体具有流动性。
3.验证存在：马德堡半球实验、覆杯实验等。
4.测量工具：气压计。
5.应用：钢笔吸墨水、吸管吸饮料、针管吸药液、塑料吸盘、活塞式抽水机、离心式水泵等。
二、托里拆利实验
1.实验原理：实验中玻璃管内汞面上方是真空，管外汞面的上方是大气，因此是大气压强支持管内汞柱不下落，大气压强的数值等于这段汞柱在汞面处产生的压强。
2.测量结果：
1标准大气压p0＝760 mmHg＝76 cmHg＝1.013×105 Pa。
3.实验拓展：实验前玻璃管里注满汞的目的是使玻璃管倒置在汞液槽中时，汞上方为真空；若未注满或管中混有少量空气，测量结果会偏小。
教学反思