9.3 大气压强（教学设计）-2024-2025学年人教版物理八年级下册

本文围绕大气压强的存在和测量展开，承接液体压强知识，为后续气体相关知识奠基。通过实验探究、实例分析等环节，渗透物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任等核心素养，如在托里拆利实验分析中培养科学思维。 本设计创新点在于多种实验结合，采用实验探究法等特色教法。从学生层面提升探究与思维能力，为教师提供清晰授课路径，有效突破教学难点，增强课堂互动性。

大气压强 教学设计 教学内容： （1）本节课的主要教学内容是大气压强的存在和测量。 （2）本节课主要介绍了大气压强的概念、大气压强存在的重要实验（如覆杯实验、马德堡半球实验），以及大气压的测量方法，特别是托里拆利实验。学生将了解到大气压是如何影响日常生活的，并学会如何通过实验测量大气压。 （3）通过学习本节课，学生能够理解大气压强的基本原理和测量方法，并能够将这些知识应用于解释生活中的相关现象。此外，学生还能通过动手实验，增强对大气压强存在和测量的理解，培养科学探究能力和批判性思维。 教学目标： （1）物理观念：通过实验观察和现象分析，理解大气压强的存在及其产生原因，形成对大气压强的基本物理观念。 （2）科学思维：通过托里拆利实验的分析与归纳，培养学生的逻辑推理能力和科学探究思维，能够运用科学思维解释大气压强的测量原理。 （3）科学探究：通过覆杯实验、马德堡半球实验等探究活动，培养学生的实验设计与操作能力，能够通过实验验证大气压强的存在及其规律。 （4）科学态度与责任：通过联系生活实际，激发学生对物理现象的好奇心和探究欲望，培养学生严谨的科学态度和运用物理知识解决实际问题的责任感。 教学重难点： （1）通过实验和现象分析，理解大气压强的存在及其应用，培养学生的科学探究能力和实践能力。 （2）掌握托里拆利实验的原理和方法，理解大气压的测量过程，培养学生的逻辑思维和科学推理能力。 （3）分析大气压随高度变化的规律，理解其在实际生活中的应用，提升学生的综合分析和问题解决能力。 教学方法： 实验探究法、讲授法、实例分析法、讨论法 教学过程： 一、导入新课 教师活动：液体内部朝各个方向都有压强，这是由于液体具有流动性。那么，大气也能流动，大气对我们周围的物体是否也有压强呢？（教师通过提问来引导学生思考，并引入课题） 学生活动：思考问题并进入学习情境。（生：大气应该也有压强吧？） 二、学习新课 一、大气压强的存在 实验探究：大气压的存在 （1）覆杯实验 【演示实验】 实验一：先将硬纸片放在塑料杯口，用手按住并倒置过来，放手后观察现象。 实验二：在杯内加满水后，再将硬纸片放在杯子口，重复上述步骤，观察纸片是否会掉落。 实验三：同样在装满水的情况下，将杯子倒置过来，但这次尝试把杯子朝不同的方向放置，看硬纸片是否会掉落。 实验四：在一个已装满水且倒置的塑料杯底部用针扎一个孔，再次观察发生的现象。 【实验现象与分析】 在实验一中，硬纸片会掉下来，这是因为重力的作用。（教师引导学生分析原因） 实验二的结果是，纸片没有掉下来。原因是水中排出了空气，使杯内水面下的压强小于外界的大气压强，这导致纸片被大气压固定在杯子上。（教师进一步解释原理） 实验三中，无论杯子如何旋转，纸片都不会脱落。这说明大气对各个方向都能产生压强。（教师让学生归纳得出结论） 实验四中，当在杯子底部扎一个小洞时，纸片脱落而水流出。这是因为底部的洞让水上方和下方的大气压能够相互抵消，导致水受到重力作用自由流出。（教师详细解释） 学生活动：观看教师演示实验，参与讨论，跟随老师的引导理解大气压强的存在。（生：原来大气压强真的存在！） （2）瓶吞鸡蛋 【演示实验】 教师将剥了皮的熟鸡蛋尝试放入广口瓶中，却发现无法直接掉入。接着点燃一段浸过酒精的棉花团，快速将其丢入瓶子后再将熟鸡蛋堵住瓶口，观察现象。 【实验现象】 观察到鸡蛋被 “吸入” 瓶内。 【分析现象】 棉花燃烧后会使瓶内的空气受热膨胀并溢出一部分气体，堵住开口后，随着瓶内温度下降，内外压差使得外界大气压强大于瓶内压强，从而将鸡蛋推进去。（教师细致讲解） 学生活动：仔细观察实验过程，思考大气压是如何实现这一现象的。（生：太神奇了！大气压还能让鸡蛋被吸入瓶子里！） 【播放视频】——《大气压的存在》 （3）马德堡半球实验 ① 1654 年，德国马德堡市市长奥拓・格里克进行了一个令人惊讶的实验，向人们证明了大气压强的存在。他制作了两个直径 36 厘米的空心铜半球，抽出里面的空气后，用总计 16 匹马才将两个半球拉开。 ② 这个实验的核心在于，一旦半球内真空化，其内外就产生了显著的压强差。因为外部有大气压强，而内部几乎没有向外的压强，因此大气压强将两半球紧紧压在一起。 ③ 结论：马德堡半球实验不仅验证了大气压强的存在，还显示了它的巨大威力。 【播放视频】——《马德堡半球实验》 学生活动：观看相关视频材料，了解一些经典的大气压现象。可以考虑模拟进行一次简单的马德堡半球实验以加深印象。（生：真没想到大气压这么强大！） 大气压的概念及其产生原因 （1）概念解析：所谓大气压强，就是指地球表面周围空气对其中物体施加的压力，简称大气压或气压。 （2）生成机理：环绕地球的空气层因地球引力作用而向下拉扯，同时具备流动性，因此会对接触面产生压强。 学生活动：理解大气压的基本定义及其形成原因。（生：原来大气压是因为空气受到重力影响并且具备流动性造成的！） （3）生活实例：许多日常用品的工作原理实际上都利用了大气压强，如吸尘器运作、墙壁上的挂钩安装、以及拔火罐等。 学生活动：列举一些实际生活中涉及大气压的应用案例，认识到知识与生活的紧密联系。（生：我们家里用的挂衣钩也是靠大气压原理工作的！） 【例题练习】参考图示情境，小明使用玻璃杯盛满水后盖上一片硬纸板并翻转杯子，发现即使改变杯子的位置，水也不会倾泻而出。下列对该操作的理解正确的是哪一项？ A．探究大气压的确切数值是多少 B．探究不同方向上大气压大小是否一致 C．研究水自身的重量与大气压力之间的关系 D．验证大气对于各个方位是否存在均匀分布的压强 【详解】该覆杯实验旨在直观展示大气压在多方向上的存在性，而非测量具体数值或比较不同方向间的压强差异，故正确答案为 D 选项。 学生活动：完成随堂习题，巩固所学知识点。（生：原来大气压确实是全方位覆盖的！） 二、大气压强的测定 托里拆利实验 （1）测量方法简介：利用封闭式长管内液柱高度变化来间接计算外界大气压值的方法被称为托里拆利实验。最初由意大利科学家托里拆利提出，他选择用水银作为介质，因为相对于水而言，水银密度更大，所需管道长度更短。 【配合视频讲解】 （2）实验步骤： 准备一根长约 1 米、一端封闭的透明玻璃管，在其中灌注满水银液体，并确保排出所有空气。 握住试管中部，手指封住开口端将其小心地插入盛有更多水银的容器中。 松开封口的手指，待水银柱稳定不再下降时记录下垂直高度，即为标准大气压对应的值。 如果调整玻璃管倾斜角度，则虽然总液柱长度增加，但垂直距离保持不变，依然为 760 毫米左右。 学生活动：通过视频学习托里拆利实验的具体步骤及意义。（生：托里拆利实验是通过测量水银柱的高度来反映大气压强度的！） （3）理论依据：试管内部呈现近似真空状态，没有额外的向上推力；而外部大气则持续施加向下的压力，正是这种不平衡导致了水银柱上升至特定水平。 （4）实验结论：最终读数显示大气压等同于支撑起这段水银柱所需的压强量，这就是著名的托里拆利定理。 学生活动：认真听讲并深入理解托里拆利实验背后的科学道理。（生：原来大气压的具体数值就是这样确定下来的！） 深化理解托里拆利实验 【互动提问环节】 （1）如果将玻璃管稍微倾斜一些，水银柱的高度会发生变化吗？ （2）改变玻璃管直径后，测量结果会受影响吗？ （3）假设轻轻上下移动玻璃管，水银柱位置会有变动吗？ （4）如果装置中有少量空气残留，会影响测试准确性吗？ （5）为什么不用普通的水来做这项实验？ 【总结归纳】 上述问题探讨结果显示，只要保证密封良好，无论玻璃管如何倾斜或上下移动，亦或是改变尺寸，最终测得的大气压数值不会发生变化。 使用水银而非水的原因在于后者会导致需要非常长的试验装置才能达到可观测效果，此外水银还具有不易挥发的优点。 学生活动：师生共同讨论以上问题，加强对托里拆利实验条件设置必要性的认识。（生：明白了，做实验时一定要注意细节！） 课后作业： （1）设计一个实验，验证大气压的存在，并记录实验过程及观察到的现象。 （2）计算标准大气压下，支持水柱的高度，并与水银柱的高度进行比较，分析为什么托里拆利实验选择水银而不是水。 学科网（北京）股份有限公司 $$