8.3 空气的“力量” 导学设计

第八章　压　强
第三节　空气的“力量”
教
材
解
读
本节内容包括大气压强的存在和大气压强的测量及其应用。
本节的编写思路是按照“体验大气压的存在→估测大气压的大小→了解大气压的测量方法→认识大气压的应用”的顺序编写。教材先让学生通过观察实验和日常生活现象，感受大气压强的存在，并以此激活学生的思维，去思考日常生活中还有哪些事例能证明大气压强的存在，达到培养学生善于观察、勤于思考的学习品质。另外，教材通过“信息窗：马德堡半球实验”，让学生在了解科学发展史的同时，体验大气压强的存在。了解测量大气压强的方法是新课程标准中规定的内容，教材介绍了估测大气压强的方法，让学生经历大气压的测量过程，了解大气压的测量方法，体验大气压的大小。然后介绍托里拆利实验和两种气压计。由于对于托里拆利实验只要求做一般性了解，所以教材没有展开讨论，考虑到实验的安全性，也没有要求课堂演示，可通过展示图片或播放录像的形式介绍实验的做法、现象、原理、结论等。
教
学
目
标
　
知识与技能
1.确认大气压强的存在。
2.了解大气压的测量方法，知道标准大气压的数值。
　3.了解大气压与海拔高度的关系。
过程与方法
　1.观察跟大气压有关的现象，体验大气压强的存在。　2.经历测量大气压强的过程。
情感、态度
与价值观
　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。
重
点
难
点
重点
大气压强与人类的生产、生活有着密切的关系，而确认大气压强的存在是学习大气压强的基础，因此通过实验和生活实例让学生体验到大气压的存在，建立大气压强的概念是本节的教学重点。
难点
　由于学生不容易直接感受和体验到空气具有质量、受到重力的作用，因此让学生理解大气压强的产生原因是教学的难点。托里拆利实验及其原理也是本节教学的难点。由于受生活经验的限制，学生对大气压强的大小很难准确感知，是教学的又一个难点。
教
学
建
议
　虽然我们生活在大气中，但平常很难感受到大气压强的存在，所以学生并不容易感知和理解大气压强。因此在实际教学中，教师不仅要引导学生“知道大气压的存在”，更要关注学生“怎样才能知道大气压的存在”。在设计本节教学时，应多设计学生活动，创设物理情景，使学生在感悟大气压强的“神奇”的过程中，引发学生的学习兴趣，体验大气压是确实存在的。通过亲自经历测量大气压的过程，感悟大气压强的大小；通过生活实例了解大气压强在生产、生活中的广泛应用。
【导入一】 (观察实验提出问题点题)
[演示](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)，放手后看到什么现象？(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，放手后看到什么现象？(硬纸片没有掉下来)再慢慢把杯口向各个方向转一圈，又看到什么现象？(硬纸片仍没有掉下来)
师：同学们想知道实验中硬纸片不会掉下来的原因吗？学习了本节课的知识，你就会明白其中的道理，今天我们学习：第三节　空气的“力量”。
【导入二】 (“魔术表演”设计悬念点题)
师：同学们，今天老师要当一回魔术师，给大家表演两个魔术：
(1)这里有两根内径差不多大的试管，将它们重叠起来倒置后，如果不用手托住，你们猜猜会不会掉下来？
(操作过程：在大试管里注入大半试管的水，将小试管慢慢插入大试管中，这时把两管同时倒立过来)
现象：小试管不往下掉。
(2)我桌上有一个鸡蛋，大家看好了，现在我要让小烧瓶把蛋整个吞下去。
述：刚刚的两个小魔术是不是老师施了魔法呢？不是的，学完“空气的‘力量’”这一节内容后，同学们就知道为什么了。
【导入三】 (利用生活物品设计问题点题)
师：(拿出一个饮料瓶)老师这里有个饮料瓶，你能想出几种办法让它变扁呢？利用你手边的饮料瓶试一试。
生：通过实践想到的办法可能有“捏扁、吸扁”。
师：用手将饮料瓶捏扁，是因为手对饮料瓶有力的作用，那么用嘴吸饮料瓶时是什么力量使它变扁了呢？通过引导分析学生较易答出：“瓶外空气”。然后让学生用类比的方法猜想：既然液体有压强，那么与液体同样具有流动性且受到重力的气体是否也有压强，从而引入新课，并板书标题：第三节　空气的“力量”。
学点1　认识大气压强
问题1：向同学们说一说你计算的教室内的空气质量是多少，并谈谈你的感受。
[答案] 首先估测教室的长、宽、高：长10 m、宽7 m、高3 m，那么教室内空气的体积为V＝10 m×7 m×3 m＝210 m3，再根据公式m＝ρV＝1.29 kg/m3×210 m3＝270.9 kg。感受：教室里看不见的空气，居然有这么重！
实验：杯中的水为什么不外流？
问题2：(1)将硬纸片平放在平口玻璃杯口，用手按住，并倒置过来，放手后，看到什么现象？
[答案] 硬纸片掉下来。
(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，如果放手，会出现什么现象？
[答案] 硬纸片没有掉下来，水不往外流。
(3)硬纸片受到向下的重力和杯中水对它向下的压力，却不会掉下来，是什么力托住硬纸片的？
[答案] 大气所产生的压力把纸片托住的。
实验：走进教材P157“迷你实验室”，动手做一做图8－38的实验，写下你的发现，并试着解释。
[答案] 我的发现：拉开吸盘需要用很大的力。我的解释：挤出吸盘里面的空气后，吸盘里面就没有空气了，而吸盘外面有空气，产生的大气压力紧紧地把两个吸盘压在一起，所以拉开吸盘时需要用很大的力。
问题3：阅读教材P157实验探究内容，结合获得的体验，分析图8－36、图8－37所示实验过程，思考下列问题：
(1)将水烧开的目的是什么？
[答案] 产生大量的水蒸气，把铁皮罐里面的空气排出。
(2)用冷水浇起什么作用？
[答案] 降低铁皮罐内的温度。
(3)敞口的铁皮罐为何“安然无恙”？
[答案] 当铁皮罐口打开时用冷水浇，罐内、外空气相通，罐壁内、外所受压力相同，内外平衡，铁皮罐“安然无恙”。
(4)封口的铁皮罐为何会塌陷？
[答案] 当烧水时，罐内的空气受热膨胀，部分空气被排出铁皮罐，罐内空气的密度减小；当铁皮罐密封时，用冷水浇铁皮罐，罐内空气的温度下降、压强减小，铁皮罐在罐外大气压的作用下而塌陷。
(5)该实验说明了__空气有压强__。
(6)你还有哪些方法或实例能证明大气压强的存在？并试着作出解释。
[答案] 瓶吞鸡蛋、拔罐、针管吸药液、钢笔吸墨水、吸管吸饮料、抽水机抽水等，解释略。
问题4：阅读P158信息窗，了解马德堡半球实验，思考以下问题：
(1)怎样做这个实验？
[答案] 将两个直径为30 cm的铜质空心半球紧扣在一起，用抽气机抽出球内空气，然后用16匹马分别向相反方向拉两个半球。
(2)为什么要将球内的空气抽出？若不抽气情况会怎样？
[答案] 将球内空气抽出是利用外部空气产生压力，若不抽气，球内外气压相等，压力相等，将两半球分开就不用费劲了。
(3)抽出球内空气后，为什么“16匹马费很大劲才能拉开”？
[答案] 排出球内空气后，外部空气产生的压力紧紧地把球压在一起。
(4)该实验可以说明哪些问题？
[答案] 说明空气存在压强。
(5)和液体一样，由于空气受到__重力__的作用且具有__流动__性，所以空气内部__各个__方向都存在压强。
学点2　测量大气压
实验：在量筒中装满水，用手捂住筒口，并倒插入水槽中，然后照图8－3－2那样抓住筒底向上提，猜一猜，在筒口离开水面以前，量筒露出水面的部分是充满水还是空的？实际做一做，并解释你观察到的现象。
图8－3－2
　　 (1)想一想：若将量筒换成足够长的一端封闭的玻璃管装满水，用手堵住管口，倒插入水槽中，情况会怎样？
[答案] 猜想：充满水。如果是足够长的玻璃管装满水，倒插入水槽中后，水可能会流出来。
(2)根据这个实验，你是否找到测量大气压的方法？
[答案] 利用液体产生的压强测大气压强。
探究：(1)取一根长约__1_m__、一端封闭的玻璃管，将玻璃管__装满__汞；戴上薄塑料手套，用手指堵住管口，将__管口朝下倒插__在汞液槽中；放开堵管口的手指，让管内的汞流出。
(2)根据实验思考问题：
①在玻璃管中装满汞液的目的是什么？
[答案] 排出管内空气。
②将被璃管倒立松手后，玻璃管内汞柱为什么下降了？
[答案] 汞液产生的压强大于大气压强而下降。
③为什么下降一段又不再下降了？是什么力量托住了这段汞柱？
[答案] 由于大气压强的原因，大气压强支持一段汞柱的压强，所以汞柱不再下降。
④下降到一定高度后汞柱不再下降，这时管内水银面上方的空间处于什么状态？
[答案] 真空。
⑤我们是利用大气压等于__760_mm的水银柱__的压强，从而测得大气压的大小。
(3)实验中的玻璃管倾斜对实验结果没有影响，理由是什么？若实验用的玻璃管换用粗一些的，会有影响吗？
[答案] 玻璃管倾斜对完验结果没有影响是因为玻璃管倾斜只是改变了汞柱的长度，而大气压强支持的汞柱的高度不会变。换用粗玻璃管不会影响实验。
(4)还有测量大气压的方法吗？说说你的想法，想想你的方法较托里拆利实验的优缺点。
[答案] 方法：①用弹簧测力计拉吸盘，简单易操作，但误差太大。②用弹簧测力计拉针筒，简单易操作，但由于筒内空气排不尽，误差太大。
(5)大气压数值：
①根据液体压强公式p＝__ρgh__＝__13.6×103_kg/m3×9.8_N/kg×0.76_m__＝__1.013×105___ Pa，1标准大气压＝__1.013×105___ Pa。
②如果用水来做这个实验，1标准大气压相当于__10.336___m水柱的压强。
学点3　气压计
阅读教材P160及图8－42至8－45后，思考：气压计可以分成几类，原理分别是什么？
[答案] 略
学点4　大气压的变化与人类生活
问题：阅读教材P161“大气压强的变化”，讨论以下问题：
(1)大气压强的大小与什么有关？
[答案] 大气压强的大小与海拔高度有关。
(2)通常人们是怎样规定标准大气压强的？
[答案] 把760 mm高的汞柱所产生的压强叫1个标准大气压。
(3)大气压强的大小与海拔高度之间有什么关系？
[答案] 海拔越高，大气压越低。
(4)液面上的气压与液体的沸点有什么关系？
[答案] 气压越高，沸点越高。
(5)在高山上如何才能煮熟饭？
[答案] 由于高山上气压低，液体的沸点也低，煮饭不易熟，所以通常用高压锅煮饭，高压锅内气压高，液体的沸点也高，这样煮饭容易熟。
(6)说说航天服保障宇航员生命安全的道理。
[答案] 由于太空中没有空气，利用航天服产生适当的压强，使人体内外压强相等，以保障生命安全。