北师大版（2024）八年级下册（2024）第四节 大气压强教学设计及反思

这是一份北师大版（2024）八年级下册（2024）第四节 大气压强教学设计及反思，共6页。教案主要包含了教学目标，教学重点，教学难点，教具准备，教学过程等内容，欢迎下载使用。
【教学目标】
1.知道大气压强的存在；了解大气压强产生的原因.
2.知道托里拆利实验的原理、过程和结论.
3.知道标准大气压的值.
4.学生进行实验探究体会大气压强的存在，估测大气压强的大小，体会科学探究的过程.
5.通过对托里拆利实验的学习，使学生认识和理解用液体压强来研究大气压强的等效替代的科学方法.
6.运用大气压强的知识解释生活、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.
【教学重点】
利用实验验证大气压强的存在.
【教学难点】
大气压强的估测和测定.
【教具准备】
多媒体课件、大号注射器、塑料瓶、杯子、水、纸片、塑料吸盘、金属盒气压计等.
【教学过程】
一、巩固复习
教师引导学生复习上一节内容,并讲解学生所做的[课后作业](教师可针对性地挑选部分难题讲解),加强学生对知识的巩固.
二、新课引入
师 通过前面的学习，我们知道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，我们周围是否存在朝各个方向的大气压强？
生：存在.
师：你能举出几个实例或者做几个简单的实验，来证实或否定大气压强的存在吗？
生：吸盘挂钩可以“吸”在光滑的墙壁上，用来挂一些物品.真空封装的罐头通常需要费很大的力才能拧开瓶盖.
师：吸盘挂钩为什么能“吸”在墙上？真空封装的罐头为什么不容易被打开？你在生活中还发现过类似的现象吗？让我们带着这些问题，进入今天的新课吧！
三、进行新课
大气压的存在
教师进行实验:
（1）用大号注射器将密闭塑料瓶中的空气抽出来，塑料瓶被一种看不见的力压瘪了.
师：什么塑料瓶被压瘪了？
生：塑料瓶内的一部分空气被抽出，瓶内气体压强减小，外界大气压将塑料瓶压瘪.
(2)装满水的杯子用纸片盖住，杯口倒置过来后，水没有从杯中流出来，纸片好像被什么力托住了.
师：为什么纸片不会掉下来？
生：杯中装满水，排出了空气，外界大气压托住了硬纸片及杯中的水.
（3）将两个塑料吸盘按压在一起，然后请两名力气大的同学上台来用力拉塑料吸盘，并向全班的同学介绍拉塑料吸盘的感受.（学生费了很大的劲才将塑料吸盘拉开）
师：为什么要用很大力才能拉开呢？
生：吸盘内部空气排出后，外部的空气将两个吸盘紧压在一起，所以需较大的外力才能将其拉开.
师 这些实验现象说明了什么？
学生思考、讨论:大气压强确实存在，并且大气与液体一样，向各个方向都有压强.
板书：
大气压强
(1)定义:在大气内部的各个位置都存在着压强,这个压强叫作大气压强,简称大气压.
(2)产生的原因:空气受到重力的作用,且具有流动性.
(3)特点:①在大气内部向各个方向都有压强;②在同一高度大气向各个方向的压强大小相等.
师 最先证实大气压强存在的典型实验是马德堡半球实验.下面请大家欣赏.（播放课件：马德堡半球实验)
学生观察、思考，体会大气压强不仅存在，而且很大.
例题1 下列应用实例与大气压无关的是( )
答案：B
大气压的测定
师 刚才两位同学拉橡皮碗时用了很大的力，而马德堡半球用了16匹马才被拉开，由此可见，大气压强不但存在而且很大，那到底有多大呢？同学们能否设计一个实验测量出来呢？
1.托里拆利实验
师 怎样才能准确地测量出大气压强的大小？
学生思考、讨论.
师 从上面的覆杯实验可知，覆在玻璃杯上面的纸片之所以不会掉下来，是由于受到了大气压强的作用，如果换用一个足够长的杯子，充满足够高的水，纸片也不会掉下来吗？
教师引导学生利用二力平衡的知识分析，得出托起的水柱最高产生的压强正好等于大气压强时，纸片就会下落（不计纸片的重力），因此，可以通过水柱的压强计算出大气压强.这就是托里拆利实验的原理(提醒学生这是等效替代法,以前我们也学习过，如在滑动摩擦力的探究实验中).在分组实验中，大家测量的大气压强值接近在105Pa，那么，要产生这么大的压强，需要多高的水柱呢？请大家计算.
生：利用p=ρgh计算出水柱的高度h约为10m.
师 这么高的水柱，我们操作起来容易进行吗？
生：不方便.
教师引导学生利用p=ρ液gh进行分析，在压强一定时，密度大的液体，高度小，因此可换用密度大的水银代替水进行实验.托里拆利正是选用液体中密度最大的水银代替水进行测量大气压值的实验，成为了世界上第一个最先较精确测量出大气压值的科学家.
教师播放课件“托里拆利实验”,然后提出问题：（用多媒体展示，引导学生在观看过程中思考、讨论）
思考题：（1）为什么要灌满水银？
（2）管内水银面为什么会下降？
（3）水银下降后，管内水银柱的上方是否有空气？
（4）水银面下降了一段距离后为什么不再下降了？
（5）怎样通过计算得出大气压强的大小？
教师可以适当引导学生分析，加深理解.
学生回答:(1)开始时将玻璃管内灌满水银是为了排出玻璃管内的空气.
(2)玻璃管倒置在水银槽中放开手指后管内水银柱下降是因为水银柱对水银槽表面的压强大于外界对水银槽上表面的压强.
(3)水银下降一段距离后,管内水银柱的上方没有空气,是真空.
(4)当压强相等时,水银面就不会再下降了,此时水银槽外的大气压支撑着玻璃管内一定高度的水银.
(5)管内外水银面高度差不再变化时,管内760mm的水银柱产生的压强就是大气压强的值.
2.标准大气压
教师引导学生根据液体压强公式及密度值算出大气压强的值:
p0=ρ水银gh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×760×10-3m=1.013×105Pa.
师 托里拆利进行实验时,是在海平面附近完成的,通常把这样的大气压叫标准大气压p0.
板书：标准大气压强的值760mm汞柱(10.3m水柱),即1.01×105Pa.
[教师总结]托里拆利实验的几点疑问：
（1）如果管子倾斜，管内水银柱的长度会增加，竖直高度不会变，所以不会影响实验结果.
（2）因为水银柱产生的压强跟水银柱的粗细无关，所以把管子换成粗的或细的，管内水银的竖直高度不会改变，因此不会影响结果.
（3）把管子换成比1米长得多的管子，只要水银柱上方保持真空，管内水银柱竖直高度就不会改变，因而不会影响实验结果；若把管子换成比1米短得多的管子，如比76cm还短，则水银将会充满管子，高度随管子长度改变而改变，因此管内水银柱产生的压强就不是大气压的值，这样就无法测量了.
（4）把管子在水银中提起一点或插入一点，管内水银柱的竖直高度不会改变，所以不影响实验结果.
（5）当有少量空气混入管中时，管内水银面上方不再是真空的，这些空气有一定的压强作用在管内水银柱上面，会使水银柱高度减小，混入的空气越多，产生的压强越大，管内水银柱越短，所以会影响实验结果，使测量结果变小.
师 1.013×105Pa到底有多大呢？请同学们估算大气对指甲盖的压力有多少牛顿？相当于多少千克的物体压在了指甲上？
同学们演算，一名同学板演.
解：指甲盖的面积约1cm2，即S=10-4m2，由p=F/S可知大气产生的压力F=p·S=1.013×105Pa×10-4m2=10.13N，相当于1kg的物体压在了指甲上.师这么大的压力，我们为什么感觉不到呢？
生：因为大气压强是朝各个方向的，大气压的作用互相抵消了.
例题 （用多媒体展示）小明利用如图所示的装置，测量当地大气压强的大小，他将测量结果汇报给物理老师，老师告诉他测量结果偏小.你知道小明测量结果偏小的原因可能是下面的( )
A.玻璃管没有竖直放置
B.玻璃管顶部混入少量空气
C.水银槽内水银液面太高
D.玻璃管太粗，管内的水银太重
解析：利用上述装置测量大气压是利用大气压跟支持它的水银柱产生的压强相等的原理来测量的.水银柱产生的压强，只与水银的密度和水银柱高度两个因素有关，而与玻璃管的粗细、玻璃管是否竖直放置、水银槽内水银面高低等因素无关.但是玻璃管顶部如混有空气，管内空气会对水银柱产生向下的压强，使水银柱的高度变小，因此导致测量结果偏小.
答案：B
3.气压计
师 标准大气压的值是p0=1.013×105Pa.一般情况下,不同地点,不同高度的大气压值是不同的.但在日常生活和生产中我们常常需要了解各地的气压和气压的变化,于是人们设计了用来测定大气压的仪器——气压计.下面我们就主要介绍两种气压计:
(1)水银气压计
构造原理:实际上就是一个托里拆利实验装置.只是在刻度尺上不是标水银柱与水银槽中水银面的高度差,而是标与高度差对应的大气压值,这样就可以直接读出大气压值.
特点:测量结果准确,但携带不方便.
（2）金属盒气压计(无液气压计)教师结合实物或模型引导学生了解金属盒气压计各部分的构造和功能.
师 它的主要部分是一个抽成真空的金属盒及与盒盖中央相连的弹簧片.盒的表面是波纹状的,大气压变化时,盒的厚度及弹簧片的弯曲程度随着变化,通过传动机构带动指针旋转,指示大气压强的值.(注：如果无液气压计的刻度盘上标的不是大气压的值,而是高度,就成了航空、登山用的高度计.)
[教师结束语]
大家通过这节课的学习，收获确实不少，我们共同学习了大气压强的知识，知道了我们生活的空气中存在大气压强，而且知道了测量大气压强的一些方法.好，谢谢大家！
[课后作业]
完成本课时对应练习.
第2课时 大气压强的变化和综合运用
【教学目标】
1.知道大气压强的变化规律.
2.知道大气压强在生产生活中的应用，并能对有关现象进行解释.
3.经历分析大气压强的变化的图像，体会利用数学工具描述物理规律的研究方法.
4.进一步提高实验动手能力和探究能力，能够把所学知识与生活、生产实际相结合.
5.认识大气压的存在与变化对人类生活的影响.
6.重视理论联系实际，学以致用，初步认识科学技术对人类社会发展的作用.
【教学重点】
大气压的变化规律.
【教学难点】
大气压的综合应用.
【教具准备】
多媒体课件、金属盒气压计、集气瓶（带孔的橡皮塞）、细玻璃管、水（红色）、活塞式抽水机模型等.
【教学过程】
一、巩固复习
教师引导学生复习上一课时内容,并讲解学生所做的[课后作业](教师可针对性地挑选部分难题讲解),加强学生对知识的巩固.
二、新课引入
师 同学们，我们在前面学习了液体压强和大气压强的初步知识，知道气体和液体一样具有流动性，向各个方向都有压强，知道了液体压强随深度的增加而增大，而我们生活的大气层中，大气压强又该如何变化呢？ 学生思考、讨论.教师播放课件“高原反应”，并提出问题：我们生活在低海拔地区，当我们乘车旅游到西藏等高海拔地区时有什么感觉？为什么会出现这种不适？
学生思考、讨论.
师 大家先不着急知道答案，我们学习了本课知识后就会明白.
三、进行新课
大气压强与人类的生活
1.活塞式抽水机和离心式水泵
师 日常生产生活中经常应用大气压，如活塞式抽水机、离心式水泵等.下面我们就来研究这两种装置的工作过程.
教师播放多媒体课件“活塞式抽水机和离心式水泵”，介绍它们的结构.
活塞式抽水机和离心式水泵（多媒体课件）
1.活塞式抽水机
(1)原理:活塞式抽水机利用大气的压力,通过活塞在缸筒中往复运动不断地将水抽取上来.
(2)结构:主要结构包括缸筒、活塞、拉杆及单向阀门 A、B.
(3)工作过程:如图所示.
2.离心式水泵
（1）结构：离心式水泵也是一种抽水机，它的主要部件是泵壳、叶轮和底阀、进水管和出水管，如图所示.
（2）工作原理及过程：
使用前要先向泵壳中灌满水.水泵启动叶轮在电动机(或其他动力装置)的带动力向高速旋转，泵壳里的水被甩入出水管，从而在叶轮附近形成一个压强很小的区域.进水管外面的水在大气压强的作用下，推开底阀通过进水管进入泵壳.叶轮不停地转动，水就不断地被送到高处.实际工作的离心式水泵有三个扬程:汲水扬程、压水扬程、实际扬程，如图所示.
(3)三个扬程(如图乙所示)
①汲水扬程:利用大气压将水汲上来的高度为汲水扬程.汲水扬程受大气压制约,考虑实际情况,将低于10.3 m.
②压水扬程:利用高速旋转装置将水甩上去的高度叫压水扬程.压水扬程因机器规格不同而不同,不受大气压制约,可以大于10.3 m.
③实际扬程:汲水扬程与压水扬程之和,与水泵最大的抽水高度相对应,可以超过10.3 m.
教师提出问题，引导学生思考：
（1）活塞式抽水机的工作原理是什么？
（2）吸水扬程最大是多少？
（3）离心式水泵的实际扬程与实际吸水扬程、实际压水扬程三者之间的关系如何？
学生回答：
（1）水泵工作的原理是利用大气压把水压上去的.
（2）吸水扬程最大不能超过10m.
（3）离心式水泵的实际扬程=实际吸水扬程+实际压水扬程.
例题1 用如图所示的装置抽水，当活塞上升到Ｓ管口后继续上升，会发现( )Ａ.水从Ｓ管口流出Ｂ.圆筒内水随活塞继续上升Ｃ.圆筒内水面开始下落Ｄ.水保持在管口附近不动
解析： 当活塞上升到管口后再继续上升，活塞将离开管口，活塞下水面将直接与大气接触，在大气压力作用下水面会下降.
答案：C
例题2（多媒体展示）如右图所示，张强同学家的高压锅盖上标有“××铝制品厂18cm 压力锅”的字样，他测得高压锅限压阀的质量为70g,排气孔的横截面积约为10mm2.问这个高压锅工作时，其内部水蒸气的最大压强为多大？（设大气压p0=1×105Pa,g取10N/kg）
分析：分析限压阀的受力可知限压阀共受三个力作用：限压阀自身的重力、大气的压力、锅内气体的压力，且在这三个力的作用下限压阀处于平衡状态，即可求得.
解：由题意得
F内=F大气+G,即有 大气压强的变化
教师展示金属盒气压计，请一个同学用气压计读出气压值，随后到楼上测出气压，把楼下、楼上测得的气压分别写在黑板上.
教师请一个同学上讲台来，做一个简易气压计.
教师指导制作：取一个瓶子，装上适量红色的水.取一根两端开口的细玻璃管，在它上面画上刻度，使玻璃管穿过橡皮塞插入水中，从管子上端吹入少量气体，使瓶内气体压强大于大气压强，水沿玻璃管上升到瓶口以上.拿着它（注意手不要接触瓶身，以免瓶子受热，影响瓶内气体的压强）从楼下到楼上，观察玻璃管内水柱高度的变化情况，并做另一个记号.（教师在黑板上画出简易气压计的示意图，并将楼下、楼上两处水柱的高度标注在图中）
师 气压随高度的增加如何变化？
生：减小.
教师用多媒体播放课件“大气压强的变化”，并讲解.
大气压强的变化(多媒体课件)
1.大气压与天气和温度有关.
我们在听天气预报时，常听到“高气压”“低气压”“高压脊”“低压槽”等词.这些词语都是指大气压在某一区域的分布类型.地球表面各处在太阳的照射下受热情况不同，其空气温度也不同.通常，温度高的地方，空气膨胀、密度减小，空气上升，气压就低:温度低的地方，空气收缩、密度增大，空气下沉，气压就高.由于地理情况千差万别，地球表面上空就形成了各种各样的气压分布类型，多种气压分布类型往往是晴天，低气压的地区往往是阴雨天.
2.大气压跟海拔密切相关.
在海平面附近，大气压大约等于101.3kPa(千帕).离地面越高的地方，空稀薄，大气压越低.在海拔2000m以内，每升高12m,大气压大约下降133Pa.在海拔几千米的高原上，大气压比标准大气压低很多，水的沸点也低于100℃，用普通锅很难把食物煮熟.因此，高压锅就成了高原地区必备的炊具.
随着海拔的增加，不仅大气压变低，空气中的含氧量也会降低，所以在攀登海拔5000m以上的山峰时，登山者常常需要携带氧气.
注意：大气压强的变化与高度是不成正比的，由于空气的密度不是一个定值，高空的空气稀薄，空气密度小，因此不能用p=ρ空气gh计算大气压强.
师：请同学们查阅资料，写出在海拔2000m 范围内大气压随高度变化的关系，画出在海拔9000m 范围内大气压及大气压中含氧量随高度变化的图像.
生 查阅资料，回答.
板书：大气压强的变化：
（1）大气压随高度的增加而减小，在海拔2000m以内，每升高12m，大气压大约下降133Pa.
（2）大气压除了受高度的影响外，还受天气、季节的影响.
（3）在体积不变的条件下,一定质量的气体,温度升高,压强增大;温度降低,压强减小.
师 既然大气压的变化与高度有关，大家想一想，气压计还可以作什么用途，应用在哪些方面？
生：高度计，飞机在空中飞行、登山运动员测量山的高度等.
例题3（用多媒体展示）宋朝著名的文学家范成大到海拔3700m的峨眉山旅游，发现在山上“煮米不成饭”，他认为是因为山上的泉水太寒冷，故有“万古冰雪之汁”之说，其实这是由于高山上的____导致水的_____的缘故.
解析：水的沸点的高低与压强有关，当水面上方的压强增大，则水的沸点升高，反之，压强减小，沸点降低.由于高山上大气压强较山脚下低，那么水沸腾时的温度降低，因而米吸收的热量减少，所以米煮不熟.为了解决这个问题，可以采用高压锅煮饭.
答案：气压低沸点降低
例题4（用多媒体展示）如图所示，在小瓶里装一些带颜色的水，再取一根两端开口的细玻璃管，在它上面画上刻度，使玻璃管穿过橡皮塞插入水中，从管子上端吹入少量气体，就制成一个简易的气压计.小明把气压计从山脚带到山顶的水平地面上，玻璃管内水柱的高度______，水对容器底的压强____，瓶子对地面的压强___________________（均选填“变小”“不变”或“变大”）.如果在瓶中装满水，就可以制成一个较准确的测量仪器：___________（请写出它的名称）.
解析：从山脚到山顶，海拔高度增加，根据气压与海拔高度的关系可知，山顶气压低于山脚，玻璃管外部气压减小后，在瓶内气体压强作用下，玻璃管内水柱上升.根据液体压强规律可知，水对容器底部的压强变大.把瓶子、水和玻璃管看成一个整体，其重力不变，对地面的压力不变，故瓶子对地面的压强不变；若将瓶子装满水，则在温度变化时，由于水的膨胀和收缩，会使玻璃管内水面变化，相当于温度计原理.
答案：变大 变大 不变 温度计
[教师结束语]
大家通过这节课的学习，收获确实不少，我们知道了大气压强的变化规律，大气压随高度的升高而减小，在海拔2000m以内，每升高12m，大气压减小133Pa； 还知道了大气压强除了受高度的影响外，还受天气、季节的影响.气象专家把气压作为预测天气变化的一个重要依据.大气压与我们的生活、生产密切相关，如高原反应、水泵、高压锅就是大气压的典型的应用.好，谢谢大家！
[课后作业]完成本课时对应练习.