内容正文:
第三节 空气的“力量”
◇教学目标◇
知识目标
1.了解大气压强产生的原因。
2.了解如何测量大气压。
3.知道1个标准大气压的数值。
4.能用大气压强解释简单的现象。
能力目标
1.通过科学探究的过程设计并验证大气压强存在的实验。
2.通过实验估测大气压强。
素养目标
1.通过利用大气压对日常生活中的一些现象的解释,激发学生的好奇心和探索欲。
2.通过对大气压应用的了解,认识大气压与人类生活的关系和科学技术对人类生活的影响。
◇教学重难点◇
教学重点
测量大气压。
教学难点
理解大气压的概念、用大气压强解释简单的现象。
◇教学过程◇
一、新课导入
将一个煮熟的鸡蛋,剥去外壳,放置在一个瓶口小于鸡蛋的瓶子上,你有办法让瓶子把鸡蛋整个吞下去吗?
二、教学步骤
探究点1 大气压强
[阅读课本]P195~196“大气压强”
[思考]将薄片平放在空的杯口,用手按住,并倒置过来,放手后,会看到什么现象?你能说出其中的原因吗?
[提示]薄片在重力的作用下,掉了下来。
[思考]将杯子装满水,仍用薄片盖住杯口,用手按住,并倒置过来,会出现什么现象?你能解释其中的原因吗?
[提示]薄片没有掉下,托住了一杯水。说明一定有一个肉眼看不见的物体在托住薄片。
[思考]这个看不见的物体可能是什么?
[提示]与薄片接触的只有空气,所以一定是空气对薄片施加了力的作用。
[思考]这个实验能说明什么?
[提示]说明大气也会产生压强。
[思考]取两个挂物品的小吸盘,按图8⁃34对接,挤出吸盘内部的空气,双手向两侧拉吸盘,出现了什么现象?若让外部空气进入吸盘内部呢,为什么会出现这样的现象?
[提示]若要拉开对接排出空气后的吸盘,则需较大的力;若让外部空气进入吸盘内部,则能轻松分开吸盘。这是因为吸盘内部空气排出后,吸盘外部的空气会把两个吸盘紧压在一起,所以需要较大外力才能将其拉开。如果空气能进入吸盘内部,吸盘内、外所受的大气压强逐渐变为相同大小,那么就能轻松分开吸盘。
[思考]在覆杯实验的基础上,进一步转动杯子,让杯口朝不同方向,薄片会掉下吗?这一现象说明了什么?
[提示]薄片依然不会掉下。这一现象说明大气对各个方向都有压强。
[归纳提升]空气和液体一样,内部各个方向都存在压强。这种压强称为大气压强,简称大气压或气压。大气压产生的原因:一是自身重力,二是具有流动性。
[思考]你能对“马德堡半球实验”进行合理的解释吗?
[提示]抽出金属半球内的空气,两个金属半球在大气压强的作用下,被紧紧地压在一起,因而很难将它们拉开。
[小结]马德堡半球实验,不仅证明了大气压强的存在,还表明大气压强是很大的。
[习题]如图所示,小关在课外探究活动中将一个空的易拉罐里的空气抽走后,易拉罐变扁了,压扁易拉罐的力是 ( )
A.大气压力
B.易拉罐的重力
C.易拉罐对地面的压力
D.地面对易拉罐的支持力
[分析]将一个空的易拉罐里的空气抽走后,易拉罐内的气压变小,在外界大气压力的作用下,易拉罐被压扁了。
[答案]A
探究点2 大气压强的测量
[阅读课本]P197~198“大气压强的测量”
[思考]托里拆利实验中,大气压强与管内水银柱产生的压强有什么关系?
[提示]大气对水银槽内水银面的压强和管内水银对水银槽内等平面的水银面的压强相等,即大气压强与水银柱产生的压强相等。
[思考]托里拆利在实验前将玻璃管里装满水银的目的是什么?
[提示]玻璃管里装满水银,当玻璃管倒置后,水银上方为真空。
[思考]当玻璃管倾斜时,测量的是水银柱的高度还是长度?
[提示]水银柱高度是指玻璃管内、外水银液面的竖直高度差,不是指倾斜时玻璃管内水银柱的长度。
[思考]玻璃管的粗细对测量结果有影响吗?
[提示]玻璃管的粗细不会影响大气压强的测量,因为液体的压强只与液体的密度、深度有关。
[思考]你知道托里拆利实验中运用的物理方法吗?
[提示]实验中运用了转换法。
[思考]760 mm水银柱的压强到底是多少呢?
[提示]根据液体压强的计算公式p=ρgh计算,760 mm水银柱产生的压强约为1.013×105 Pa,这就是托里拆利实验测出的大气压强的值。
[思考]在生产生活中,测量大气压的工具有哪些?
[提示]汞气压计、无液气压计、管式弹簧压强计等。
[思考]你知道管式弹簧压强计的工作原理吗?
[提示]管式弹簧压强计中的空心弹簧管的一端与所测的气体连通,而另一端封闭,并连接杠杆、齿轮和指针等。当空心弹簧管内的压强增大时,管就趋向于伸直,也就是弯度变小,这种形状的变化,由杠杆和齿轮带动指针,指示所测气体的压强。
[实验]估测大气压强。
[思考]观察图8⁃38,我们如何测量大气对活塞的压力呢?
[提示]活塞将要被拉动时,弹簧测力计对活塞的拉力等于大气对活塞的压力。
[思考]实验时,为什么要把活塞推至针筒的顶端?
[提示]把活塞推至针筒的顶端,目的是排尽针筒里的空气。
[思考]实验时,需要测量哪些物理量?
[提示]针筒上有刻度部分的总长度L,针筒上有刻度部分所对应的容积V,活塞刚刚开始运动时弹簧计测力计的示数F。
[思考]你能运用已知物理量推测出大气压的表达式吗?
[提示]大气压的表达式:p=。
[思考]实验时针筒内空气无法排尽,或活塞与筒壁之间有摩擦,这将导致测得的大气压值如何变化?
[提示]针筒内空气无法排尽会使测量值偏小,有摩擦会使测量值偏大。
探究点3 大气压强与人类生活
[阅读课本]P198~199“大气压强与人类生活”
[思考]观察图8⁃40,大气压强与高度有什么关系?
[提示]大气压随高度的增加而减小。
[归纳提升]通常把760 mm高的水银柱产生的压强作为1个标准大气压,符号为1 atm,1 atm的值约为1.013×105 Pa。在海平面附近,大气压强约等于1.013×105 Pa。离海平面越高的地方,空气越稀薄,大气压强越小。
[思考]大气压与天气有没有关系呢?
[提示]大气压随天气的变化而变化;冬高夏低、晴高阴低。
[习题]如图,小明同学将自制气压计从山脚带到山顶的过程中,气压计的水柱和外界气压的变化分别是 ( )
A.上升,降低 B.下降,升高
C.上升,升高 D.下降,降低
[分析]大气压随海拔高度的增加而减小,所以从山脚到山顶的过程中,大气压降低,因瓶内空气的压强不变,所以在瓶内气压的作用下,会有一部分水被压入玻璃管,使管内水柱上升。
[答案]A
三、板书设计
第三节 空气的“力量”
1.大气压强
(1)大气压的存在
(2)马德堡半球实验
2.测量大气压
(1)托里拆利实验
(2)大气压强的测量工具
3.大气压强与人类生活
(1)1个标准大气压
(2)大气压与高度
(3)大气压与天气
◇教学反思◇
空气看不见、摸不着,本节课的重点是把看不见的大气压转换为看得见的现象,让学生体验大气压的存在、分析大气压的大小,把抽象的问题形象化,激发学生的探究热情。
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