物理沪科版第三节 空气的“力量”教学设计

8.3空气的“力量”

教学目标

1.         知识与技能

（1）        了解大气压强产生的原因。

（2）        能说出几个证明大气压强存在的事例。

（3）        能用大气压强解释简单的现象。

2.         过程与方法

经历科学探究过程，能设计并进行验证大气压强存在的实验。

3.         情感、态度与价值观

（1）        通过用大气压对日常生活一些现象的解释，激发学生的好奇心和探究的欲望。

（2）        通过一些趣味小实验、魔术表演等，让学生体会大气压的神奇。

教学重难点

1.         认识大气压现象。
2.         能用大气压强解释简单的现象。

教学方法

演示实验法、观察法、讨论法。

教学准备

玻璃杯一只、硬纸片、皮碗2只、注射器一只。

教学过程

师：同学们，我们知道压强有固体压强、液体压强、气体压强之分，并且我们已经学习过固体压强与液体压强的相关知识，那么这节课呢我们就来学习有关于气体压强的知识。

下面我们先来做几个小实验。

（取出一个空玻璃水杯，一张纸片，装满水的水槽，向同学们展示所需的物品，然后把纸片覆盖在水杯口，用手压住，倒立水杯）

师：同学们猜一下，我如果松开手，纸片会不会掉下来呢？

生：………

(松手，纸片掉落)

师：分析：纸片掉下来了，因为纸片受到一个向下的重力。

    请学生猜想：那如果我们把水杯中装满水，再重复刚才的动作，这时候，纸片会出现什么情况呢？我们来试一下。

（把水杯在水槽中装满水，纸片覆盖在水杯口，倒立）

师：同学们注意观察，看看纸片是不是还会掉落呢？

（松手，纸片没有掉落）

师：纸片除了本身受到一个重力以外，还受到了水向下的压力，但为什么纸片没有掉落呢？这说明它受到一个向上的压力。那这个压力是谁提供的呢？是空气提供了这个力，力作用在纸上，就产生了压强。这也就是我们本节课所要学习的大气压强。

那么如果我把玻璃杯倾斜，我们会发现，不管玻璃杯杯口朝向哪个方向，纸片都没有掉落，这说明在各个方向上纸片都受到大气压强。

空气是具有流动性的，从风的流动我们就可以知道，而从日常生活中，我们也可以知道空气具有质量，比如：一个充满气的篮球，我们用气针放出气体后会感觉到变轻，这就说明了空气具有质量。我们回顾一下液体压强产生的原因，液体因为有重力、具有流动性而在各个方向都有压强，那么同样具有流动性、有重量的气体也对其中的物体产生一个压强，就是大气压强。

师：下面我们来看课本前面几段，从中可以了解到地球被空气所包围，厚度达到几千千米，包围地球的空气层叫做大气层。在大气层里，下边的空气被上面所压，地球被整个大气层所压，空气有质量，就会在地球引力的作用下对作用的面积上产生压强。也就是大气压强产生的原因是受到重力，且具有流动性。

同学们请计算一下教室容纳气体的质量，空气的密度已给出，1.293kg/m3,教室的长宽高就按照3、6、9，那么我们计算一下教室内部气体的质量是209.466kg，大概相当于四个人的质量。那么整个大气层对地面的压强就很巨大了。

上面的实验其实已经证明了大气压强的存在，但历史上最有名的证明大气压强的实验是马德堡半球实验。同学们请看信息窗里面的内容。

生：（一段时间后）

师：今天，我们就模仿它做一个类似的实验。同学们请看，这是两个皮碗，相当于两个半球。我们先把他们合在一起，。我们找一位女同学来把它拉开。

生：上来并拉开皮碗

师：我们可以发现，没有经过排气的皮碗很容易分开，那么如果把把里边的空气排出以后呢？我们来试一下

（用力挤压，尽力把里边的空气排出）

师：现在让我们班两位力气最大的同学上来给大家演示一下，能不能拉开皮碗呢？

生：(俩同学上来拉两个皮碗，没有拉开)

师：我们发现抽气后两个皮碗很不容易拉开，这个就可以证明了大气压强作用在了皮碗的两面，（板书：马德堡半球的受力分析）

使得拉开半球很不容易，也就证明了大气压强的存在。那么我们证明了大气压强的存在了，他的方向又是如何呢？上面的覆杯实验也可以可以证明，空气内部各个方向都有大气压强。我们还可以用下面的视频来形象直观的了解。

（视频播放）

师：同学们，我现在把易拉罐倒立，然后用水封住易拉罐的罐口，注意看会发生什么现象

（易拉罐“碰”，扁了）

师：同学们可以看到易拉罐在大气压强的作用下被压扁，那么它被压扁的方向就代表大气压强的方向，我们可以观察到，易拉罐被压扁的方向是每个方向都有，那么也就意味这大气压强的方向是朝向各个方向的。

生活中其实有很多现象都可以用大气压强的知识来解释。

我们如果把两个吸盘贴在一起，挤出里面的空气，然后用手拉，会感觉很难拉开，这也说明了大气压强的存在。挤出空气后，内部压强变小，外界大气压作用在吸盘两端，使得很难拉开。

师：我们知道了大气压强的存在以及他的方向，那么也要去测量它的大小。同学们想一下有什么办法可以测出大气压强的大小呢？

（用塑料吸盘贴在墙上，把其中的气体挤出，用测力计拉动吸盘，读出吸盘被拉下来时的示数，计算吸盘表面积，就可以得到大气压强的数值）

师：理论上这样是完全可行的，理论与现实往往存在差异，实际操作起来，我们很难抓住拉开的一瞬间读出示数，而且误差太大，那科学家又是如何测量的大气压强呢？

师：我们来看一下历史上第一个测出大气压强的实验--托里拆利实验，我们看一下具体实验过程。大家注意看大屏幕。（视频播放完毕）

师：（托里拆利是把一根一米长，一端开口的玻璃管中装满水银，用食指堵住管口，然后将玻璃管倒立在水银槽，，在液面下把手指松开，管内水银面会下降，内外液面的高度差是760mm，将试管慢慢倾斜，液面高度差仍为760mm，将管慢慢提起，只要没有离开水银槽中的水银，高度仍为760mm）

师：同学们，玻璃管中装满水银，倒立以后，除了受到本身的重力而产生一个向下的压强以外，还会受到其他的压强吗？是什么呢？

生：大气压强

师：对，还受到了一个向上的大气压强作用，那么为什么水银柱会先下降，后静止不动呢

生：……

师：水银槽液面受到大气压强的作用，同一高度处的液体内部压强时相等的）那么在玻璃管下端液面处受到的压强就是大气压强。开始时水银柱下降是因为大气压强比水银柱产生的压强小，所以下降，水银柱产生的压强随着水银高度的减小而减小，当两者压强相等时，水银柱就静止不动了，那么这时我们如果要求大气压强的大小，只需要求出哪个压强呢？

生：水银柱的压强

师：很好，我们只需要测出水银柱的压强就可以得到大气压强的大小，而液体压强公式我们已经知道，我们把水银柱的高度760mm，水银密度13.6代入求值，可以得到水银柱的压强是1.013×10^5pa,单位与固体、液体压强单位相同，这也就是一标准大气压的定义：即760毫米汞柱产生的压强叫做一标准大气压，约为1.013×10^5pa、

在实验里面我们看到几个现象，下面请同学们解释一下

一、把玻璃管提高一段距离，那么水银柱高度为什么不变呢？那么倾斜时为什么高度也不变呢？因为液体压强只与液体密度和液体高度有关，与长度无关。

二、水银是有毒的，那么为什么实验里采用水银而不是采用随处可见的水呢？我们来看一下如果水产生一标准大气压时的高度是多少？

水的密度1000kg/m^3,计算可以得到此时水的高度是十米多，那么操作起来就会很麻烦，因此才会选用密度很大的水银，从而降低液体高度，便于操作。

既然我们知道大气压强这么大，为什么我们生活在其中却没什么事情呢？这是因为在我们的体内同样也有大气压，而且与外部相同。并且我们已经适应了这种大气压强，就像深海中的鱼已经适应了外部的液体压强，当从深海中捞出来时，因为不适应外部大气压强，就会爆开。

其实同学们在日常生活中处处可见关于大气压强的现象，比如说用针筒抽去药水，拉动筒塞，筒内压强减小，药水在外部大气压强的作用下进入筒内。同学们还可以举出其他的例子吗/

生：........

现在我们来解释一下第一个覆杯实验，那位同学来回答一下

生：......

师：水杯装满水，内部没有气体，只对纸片有一个水产生的向下的压强，而纸片还受到外部一个向上的大气压强，且大气压强大于水产生的压强，所以纸片没有掉落，水自然也就没有流出。

我们得到一标准大气压强的数值，那么我们可以计算一下我们的一片手指甲受到的大气压力是多大？

计算过程…….板书：指甲的面积可以估测出来，大概一平方厘米，那么受到的大气压力就大约为ps,大约为10牛顿，也就是1kg，相当于一片指甲上放了两斤重的物体，只是因为我们习惯了，所以感觉不出来而已。

在测出大气压强的数值以后，我们会考虑，是不是大气压强是不变的呢？实际上大气压强并不是一成不变的，他会受天气的影响，当阴天的时候，空气里水蒸气增加，大气压强也会增加。大气压强也会受到海拔高度的影响，我们测得海平面处得大气压强为一标准大气压，当高度增加，空气会变得相对稀薄，大气压强减小。所以内地的游客到西藏青藏高原时会感觉头晕、耳鸣等高原反应，就是因为高度增加，大气压强减小，人们不适应的缘故。

师：通过相关实验可以得到，一切液体的沸点与大气压强有关，当大气压强增大时，沸点升高，压强减小，沸点降低。那么如果我们在高山上用普通的锅煮食物，就很不容易熟，因为高山上大气压强小，沸点低。我们可以通过高压锅来提高锅内气体压强，从而增大液体的沸点，于是就会比较容易煮熟食物。

气压计的介绍

师：现在人们测量气压一般是用气压计，常用的气压计一般分两种，一种水银气压计，也叫汞气压计，就是根据托里拆利实验制成的，优点是比较准确，但携带起来很不方便，另一种是金属盒气压计，也叫空盒气压计，是利用密闭金属盒在不同气压下形变大小不同来测量的。

同学们想一下，假如把水银气压计倾斜以后在测量，那么测得的大气压强与实际大气压强那个更大一些呢？（测得的偏大）

我们最后来回顾一下本节所学内容，首先，我们通过覆杯实验了解大气压强，然后通过马德堡半球的模仿实验证明了大气压强的存在，接下来用托里拆利实验测出大气压强的数值，一标准大气压强等于...

还通过同学们列举的例子来了解了生活中的大气压强现象。本节课的作业时起航第一课时，下去后请及时完成作业。好，这节课就到此为止

板书设计:

    第三节　空气的“力量”

一、 大气压强的存在及证明

大气对放入其中的物体的压强就叫做大气压强，方向是向各个方向

产生原因：空气具有重力且有流动性

证明大气压强存在的最著名的实验-----马德堡半球实验

二、大气压的大小的测量

托里拆利实验—第一个准确测出大气压强的实验

一标准大气压：760mm汞柱产生的压强即为一标准大气压，约为1.013×105pa

大气压随高度的增加而减小，等于760mm汞柱的大气压称为标准大气压。