第九章第4节大气压强 创新实验——探究大气压强的变化-2023-2024学年教科版物理教材八年级下册

教科版物理教材八年级下册第九章第四节大气压强创新实验——探究大气压强的变化 1、 使用教材 教科版物理教材八年级下册第九章第四节大气压强 2、 实验器材 三口烧瓶、瓶塞、注射器、温度传感器、压强传感器、笔记本电脑、酒精灯、三脚架、石棉网、木板。 3、 实验创新要点 （1） 对教科物理版本教材分析 教材中在“大气压强的变化”内容板块通过文字以及图片的形式描述大气压强会随着高度和天气而变化，没有具体情境和实验对学生来说较为抽象，学生理解起来困难，下次遇到类似的大气压强变化问题依然难以分析与判断。 在习题中，经常出现如图1所示的实验图片，该实验能够很好地帮助学生理解气压与沸点的关系，并且现象明显，但也有其不足之处：向烧瓶浇水改变瓶内气压的动作学生较难理解；向烧瓶浇水的过程中水流会影响瓶内水沸腾现象的观察；只能定性得到气压降低，沸点降低的结论，对于气压升高，沸点升高的现象难以体现。 图1 习题中气压与沸点关系 （2） 实验创新要点 （1） 如图2所示，用注射器代替“浇水”改变瓶内气压，学生能够直观建立气体压强与气体体积的关系，知道教材中“大气压强与空气的疏密有关系”的含义，为学生了解和判断大气压强与海拔和天气有关埋下伏笔。同时，注射器的“压”与“排”来改变瓶内气压，避免了浇水过程对沸腾现象观察的影响，能够让学生更好观察瓶内的沸腾现象。 （2） 运用气压传感器和温度传感器，实现了定性到定量的变化，利用传统的实验只能得到气压降低，沸点降低的结论，运用改进后的装置能够探究不仅能够得到气压降低，沸点越低的结论，还能得到气压升高，沸点升高的结论。 图2 实验原理图 4、 实验原理/实验设计思路 探究大气压强变化实验分为三个板块：（1）实验探究：一定质量气体，气体压强与气体体积的关系；（2）实验探究：气体压强与沸点的关系； 探究大气压强变化实验装置图如图3所示，用注射器改变瓶内气压，用气压传感器和温度传感器进行测量，在电脑界面上实时显示气压和温度的变化，精准测出每一时刻瓶内气压和液体温度。 图3 实验装置图 具体实验探究过程：（1）烧瓶内先不装水探究气体压强与气体体积关系，将注射器的活塞推至中间位置并与烧瓶内气体相连通，推动活塞，探究气体体积减小时瓶内气压的变化，向上拉伸活塞探究气体体积增大时瓶内气压的变化，从而得到气体压强与气体体积的关系；（2）拿掉烧瓶中间口的活塞，将烧瓶内装适量的水并用酒精灯加热至沸腾，沸腾后停止加热，盖上活塞并用注射器向上拉伸，使瓶内气压减小，可观察到水再次沸腾，根据传感器上的数据得到气压降低，沸点降低的结论；在烧瓶内水沸腾时，迅速盖上活塞，并用注射器向瓶内注入气体，观察到水停止沸腾，待水再次沸腾时，观察并记录下此时的气压与温度，得到气压升高，沸点升高的结论。 整个实验过程环环相扣，层层递进，该实验装置从探究气体压强与气体体积过渡到气体压强与沸点关系，学生的认知也经历了从感性认识到理性分析的飞跃。 5、 实验教学目标 物理观念：通过观察、探究气压的变化，了解气压与体积、沸点的关系，知道大气压强与人类生活的关系。 科学思维：通过气压变化实验，培养学生科学推理、科学论证的能力。 科学探究：通过观察演示实验，提出问题，培养学生基于证据得出结论并进行解释的能力。 科学态度与责任：通过传感器测量气压和沸点，培养学生严谨认真、实事求是的科学态度和与时俱进的科学精神。 6、 实验教学过程 1.演示实验，寻气压之变——探究一定质量的气体，气压与气体体积的关系，进而得到气压与空将注射器的活塞推至中间位置，观察此时瓶内气压（如图3a），并与烧瓶内的气体相连通，推动活塞，使瓶内气体体积减小，观察瓶内气压变化，瓶内气压增大（如图3b）； 向上拉伸活塞，使瓶内气体体积增大，观察气压变化，瓶内气压减小（如图3c）。 （a） （b） （c） 图3 气压与气体体积关系 分析实验数据可以发现：一定质量的气体，当气体体积减小时，气压增大；当气体体积增大时，气压减小。从而理解了教材中大气压强与空气的疏密有关系这句话的含义。 2. 再次实验，探气压与沸点之规律——通过实验得到结论：气压降低，沸点降低，气压升高，沸点升高，你还能从实验现象中得到哪些结论？ 将烧瓶内装适量的水，并用酒精灯加热至沸腾。记录下此时瓶内的气压与水的沸点（图4a），瓶内气压为94kpa，水的沸点为98.1℃； 接下来迅速盖上瓶塞，向下推动注射器的活塞，使瓶内气压增大，观察水的沸腾现象（图4b）,可发现水停止沸腾； 保持瓶内较高气压，继续加热，待水中再次出现大面积气泡时，说明水再次沸腾，记录下瓶内气压和水的温度（图4c），瓶内气压为100.3kpa，水的沸点为100.1℃； 熄灭酒精灯，停止加热，待瓶内水不再沸腾时，盖上瓶塞，向上拉动注射器的活塞，使瓶内气压减小，观察水的沸腾现象（图4d），可以发现水再次沸腾，记录下此时瓶内的气压为87.4kpa，水的沸点为97.9℃。 （a） （b） （c） （d） 图4 气压与沸点关系 3.类比迁移，析天气、海拔之影响——交流讨论，分析推理，完成从特殊（气压变化）向一般（大气压的变化）的转变，培养学生知识迁移能力。 4.返璞归真，制气压计判气压之高低——没有传感器时，你是否能自制气压计测出大气压？ 7、 实验效果评价 该实验弥补了教材实验的空缺，通过探究气体压强与气体体积关系，理解教材中大气压强与空气疏密有关这句话的含义，再探究气体压强与沸点关系，符合学生思维特点。利用数字化仪器进行实验，与时俱进，现象明显，数据直观准确，用定量数据得出定性结论。能够有效培养学生严谨认真，实事求是的科学态度。 学科网（北京）股份有限公司 $$