第5节 大气压强（表格式教学设计）物理新教材沪科版（五四学制）八年级下册

第5节 大气压强（教学设计） 年级 八年级下册 授课时间： 授课教师： 课题 第5节 大气压强 教学 目标 1. 通过观察生活实例和实验，验证大气压强的存在，了解标准大气压的数量级，知道大气压随高度变化的规律及液体沸点与气压的关系。 2. 通过学习托里拆利实验，体会间接测量大气压大小的科学方法，培养科学推理和论证能力。 3. 通过学习大气压强及其与人类生活的关系，体会科学技术对人类生活的影响，形成尊重事实、实事求是的科学态度。 教材 分析 本节的主要内容和行文逻辑是： 1. 通过节首图所展示的生活中常见吸附式挂钩的吸盘，引发学生对大气存在压强的思考。 2. 通过多个小实验的体验，得到大气存在压强，且大气压强较大的结论。 3. 经历探究大气压强值的模拟托里拆利实验的活动，体验科学方法，增强运用物理知识的能力。 4. 分析大气压强在生产生活中的广泛应用实例，感悟理论联系实际、学以致用的重要性。 在学习完大气存在压强后对节首图进行呼应，对该现象进行解释。 教学重点 大气压强的存在。 教学难点 大气压的测量。 教学 器材 玻璃杯、硬纸片、水、玻璃、吸盘挂钩、马德堡半球演示器、气压计金属盒、自制的气压计等。 课件。包含视频资料：①演示实验——《大气压的存在》；②课堂影院——《马德堡半球实验》；③演示实验——《大气压的测量》；④视频讲解——《大气压与高度的关系》；⑤演示实验——《停止沸腾的水浇上冷水后会怎样》；⑥视频讲解——《沸点与气压的关系》。 教学过程 导入新课 【教师提问】生活中，将吸附式挂钩的吸盘压在光滑的墙壁上，尽量挤出吸盘内的空气后，吸盘牢牢地紧贴在墙上，即使在挂钩上挂上物体，吸盘仍然不会脱落，这是为什么呢？ 学习新课 一、大气压强的存在 1 . 实验探究：大气压的存在 【学生活动】 （1）覆杯实验——进行以下活动，观察硬纸片是否掉下来，并解释原因。 ①将硬纸片放在塑料杯杯口，用手按住，然后再倒置过来。 ②把杯内加满水，将硬纸片放在塑料杯杯口，用手按住，然后再倒置过来。 ③把杯内加满水，将硬纸片放在塑料杯杯口，用手按住，然后再并倒置过来，将纸杯朝不同的方向。 ④在装满水倒置的塑料杯底部用针扎一个小孔。 （2）瓶吞鸡蛋 将剥了皮的熟鸡蛋放入广口瓶中，鸡蛋不会掉入瓶中。将浸过酒精的棉花点燃后放入广口瓶内，然后立即将剥壳的熟鸡蛋堵住瓶口，观察现象并解释。 （3）阅读教材第27页马德堡半球实验内容。进行自主活动，感悟大气压的存在。 【师生归纳】 （1）覆杯实验中的现象与分析 在实验①中，发现硬纸片会掉下来。是因为受到了重力作用。 在实验②中，发现硬纸片没有掉下来。是因为杯中装满水，排出了空气，杯内水对硬纸片向下的压强小于大气对硬纸片向上的压强，由于大气压的作用，硬纸片没有掉下来。 在实验③中，发现硬纸片都不会脱落。说明大气向各个方向都有压强。 在实验④中，发现硬纸片掉了下来，水流出。原因是：用针在塑料杯杯底扎孔后，水上方有大气压，下面也有大气压，上下方的大气压对水的作用相互抵消，所以水在重力的作用下流出来。 该实验表明大气与液体一样，向各个方向都有压强。 （2）瓶吞鸡蛋的现象与分析 发现熟鸡蛋被“吞入”瓶中。这是因为棉花燃烧，瓶内空气受热膨胀被排出一部分，堵上鸡蛋，瓶内气体冷却后，气压低于外界大气压，在大气压的作用下，鸡蛋被压入瓶中。 （3）马德堡半球实验的现象与分析 球体内部没有气体，也就没有向外的压强（压力），外部有大气，对半球的四周表面有压强，所以是大气压强（压力）把两个半球紧紧压在一起。证明大气存在压强并且很大。 2. 大气压 （1）概念：地球被一层厚厚的大气层包围着，与液体一样大气对其内部各个方向产生压强。这种压强称为大气压强，简称大气压或气压。单位也是Pa。天气预报中的气压就是指大气压强。 （2）大气压产生的原因：地球周围的空气层因地球的吸引而受到重力作用，同时空气又具有流动性，因此对浸在空气中的物体表面产生了压强。 （3）大气压存在的事例：例如，吸尘器、吸盘、垃圾清扫车、拔火罐等都是应用了大气压，这些吸的过程都是靠大气压“压”的结果。 【例题1】将一个玻璃杯子灌满水，取硬纸片盖于杯口，压紧后将杯子倒置，放开压纸片的手，水和纸片竟然不掉下来，这就是惊险、奇妙的覆杯实验。对如图所示的状态，下列说法错误的是（　A　） A．水不流出来说明大气只有向上的压强 B．杯内的水对此时的杯底也有压力 C．杯内的水产生的最大压强与倒置之前是一样的 D．大气压与液压一样都是由于重力和其具有流动性产生的 【详解】A．水不流出来说明大气向上有压强，而不是只有向上有压强，故A错误，A符合题意； B．杯内的水有重力，所以对此时的杯底也有压力，故B正确，B不符合题意； C．因为纸片没有掉下来，其内受到水的压强等于外面大气对纸片的压强，所以杯内的水产生的最大压强与倒置之前是一样的，故C正确，C不符合题意； D．气体和液体都具有重力和流动性，所以大气压与液压一样都是由于重力产生的，故D正确，D不符合题意；故选A。 学习新课 二、大气压强的大小 【提问】大气压与我们的生活息息相关，那么大气压有多大？如何测量？ 1. 托里拆利实验 （1）测量方法：在如图实验装置中，如果根据大气压所能托起水柱的最大高度，我们根据 p大=ρ水gh就能测出大气压的数值。意大利科学家托里拆利解决了这个问题，用汞测出了大气压的大小，叫作托里拆利实验。 【以下内容通过播放视频进行分析】 （2）托里拆利实验过程 ①在长度大约1m、一端封闭、一端开口的玻璃管中灌满汞，排出空气。 ②一只手握住玻璃管中部，用另一只手指紧紧堵住玻璃管开口端并把玻璃管小心地倒插在盛有汞的槽里。 ③待开口端全部浸入汞时放开手指，将管子竖直固定，当管内汞停止下降时，读出此时水银柱的高度，约760mm。 ④如果玻璃管倾斜，进入到玻璃管内汞的长度会变大，但是汞柱的竖直高度不变，依旧是760mm。 （3）实验分析 考查图中红线处管内外的汞液面，由于液体中同一水平面各处压强相等，管外汞液面上方是空气，所以该平面两侧的压强均等于大气压。而管内该平面上方是760 mm高的汞柱，汞柱的上方没有空气，是真空，液体静止时该处平面上下压力平衡，故大气压等于760 mm高的汞柱产生的压强。 （4）实验结论：大气压的数值等于它支撑的这段汞柱产生的压强，即 p大气压=p汞。这个实验最早是由意大利科学家托里拆利做的，故被称为托里拆利实验。 2. 理解托里拆利实验 【学生活动】讨论以下问题并回答。 （1）影响汞柱高度的因素是什么？管子倾斜时，汞柱竖直高度是否发生变化？管子的直径改变时，管中汞柱高度怎样变化？ （2）现在将玻璃管稍稍上提或将玻璃管稍稍往下压些，观察汞柱的高度是否变化？ （3）若玻璃管内混有少量空气，会影响汞柱的高度吗？ （4）托里拆利实验为什么不用水做？ （5）什么是气压计？常见的气压计有哪些？ 【师生归纳】 （1）玻璃管内汞柱的高度是指管内外汞面的竖直高度差，只与外界的大气压有关，不是指管倾斜时汞柱的长度。实验过程中，只要测量正确（测量高度差），就会得出大气压的大小，与玻璃管是否倾斜、与管的粗细、长度、形状、插入汞中的深度都无关。 （2）玻璃管口在汞槽内的深度不影响实验结果，稍稍向上提或向下按玻璃管，只能改变管内汞柱上方真空部分的体积，而汞柱的高度不变。 （3）玻璃管内漏进空气：实验时，如果玻璃管内漏进去一些空气，因为管内空气能够产生压强，所以会使汞柱的液面下降，测量结果变小。 （4）托里拆利实验如果用水来做，则水的高度大约10.3米，即需要的玻璃管长度约10.3m，相当于大约3层楼的高度，用这么长的玻璃管太不方便。 3. 标准大气压 （1）标准大气压：在通常把 760mm汞柱所产生的压强叫做1个标准大气压。 根据液体压强的公式，1个标准大气压的大小为 p0=ρ汞gh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m=1.013×105 Pa 粗略计算时，标准大气压可取1.0×105 Pa。 （2）大气压的一些单位：帕（pa）、千帕（kpa）、百帕（hpa）、标准大气压、毫米汞柱高（mmHg柱）或厘米汞柱高（cmHg柱）等。 1标准大气压=1.013×105 Pa=760毫米汞柱=76厘米汞柱 4. 气压计：测量大气压的仪器叫作气压计。 【出示气压计】 （1）汞气压计：在托里拆利实验中，如果玻璃管旁立一个刻度尺，读出汞柱的高度，就知道当时的大气压了，这就是一个简单的汞气压计。汞气压计比较准确，但携带不便。 （2）金属盒气压计（又称无液气压计）：它的主要部分是一个波纹状真空金属盒，气压变化时，金属盒厚度会发生变化，传动装置将这种变化转化为指针的偏转，指示出气压的大小。 【例题2】如图所示，小南同学利用托里拆利的方法测量学校的大气压强，其中描述正确的是（   C  ） A．此时学校的大气压强相当于高汞柱产生的压强 B．如果玻璃管底部不小心混入了少量空气，液面高度差会偏大 C．如果测量过程中玻璃管向右侧倾斜，液面高度差不变 D．如果将此装置带到海拔更高的山顶上，水银柱会变长 【详解】A．由图可知，玻璃管内水银面到水银槽中水银面的垂直高度为755mm，因此，当时的大气压强等于755mm高汞柱产生的压强，故A错误； B．若玻璃管底部混入了少量空气，管内有气体压强，大气压不变，水银柱产生的压强减小，水银柱的高度差变小，故B错误； C．将玻璃管向右侧倾斜，不能改变大气压的大小，也不能改变水银柱的压强，故管内外水银面的高度差将不变，故C正确； D．若把此装置带到海拔更高的山顶上，由于气压跟海拔有关，海拔越高，气压越低，则山顶大气压小，能支持的水银柱高度也就变小，故D错误。 故选C。 学习新课 三、大气压强的应用 【学生活动】阅读教材第30页《大气压强在生活中有哪些应用？》内容，回答： （1）在日常生活中，大气压有哪些应用，体会大气压强的存在及作用。 （2）大气压的变化与什么因素有关？有什么规律？ 【师生归纳】 1. 日常生活中利用大气压强的实例 例如，吸饮料；钢笔吸墨水；针管吸药液；吸尘器；垃圾清扫车；吸盘等。所谓“吸”，就是使管内外产生气压差，大气压把饮料压在嘴里。 2. 大气压与海拔高度的关系 （1）大气压与海拔高度有关：海拔越高，空气越稀薄，大气压越小。测量结果表明，海平面附近的大气压约等于1个标准大气压。在海拔3000m以内，每升高10m，大气压大约减小100pa。在珠穆朗玛峰的峰顶，大气压只有3.2×104 Pa。 大气压强随海拔高度而变化 （2）大气压随海拔高度的升高而减小的原因：大气压由于大气受重力而产生，因为海拔越高，空气越稀薄，空气密度变小，大气重力变小，因此大气压就会降低。当离开地面的高度达到100km时，大气就变得极其稀薄了。 （3）高度计：如果无液气压计的刻度盘上标上的是高度，就变成了高度计。 3. 液体沸点跟气压的关系 1. 水的沸点与大气压的关系 【演示实验】 （1）如图所示，将水加热至沸腾后停止加热，沸腾停止，若将烧瓶内部的空气抽出，停止沸腾的水又重新沸腾起来。 （2）现象分析：抽出空气，瓶内的气压降低，停止沸腾的水还能重新沸腾起来，说明瓶内水的沸点降低了。 （3）实验结论：液体的沸点与液体表面上方的气压有关，气压减小，沸点降低，气压增大，沸点升高。 （4）水的沸点与气压值对照表 气压值 （×103pa） 1 2 3 5 10 20 30 50 70 101 沸点 （℃） 4 16 23 32 46 60 69 81 90 100 观察表格可以得出水的沸点与气压之间的关系： ①气压越大，水的沸点越高；气压越小，水的沸点越低。 ②在1标准大气压下，水的沸点为100℃。 在海拔8848米的珠穆朗玛峰顶上，大气压约为31000pa，水的沸点大约是：70℃（69~75℃间），这样的温度，连面条也煮不熟。 2. 高压锅的原理 高压锅把水紧密地封闭起来，水受热蒸发产生的水蒸气不能扩散到空气中，只能保留在高压锅内，就使高压锅内部的气压高于1个大气压，水的沸点升高，要在高于100℃时才沸腾，这样高压锅内部就形成高温高压的环境，饭就容易很快做熟了，并且相当酥烂。 【例题4】小明全家从上海自驾去拉萨旅行的途中，发现充有保鲜气体的密封面包包装袋（如图所示）突然破裂。为了探究原因，小明查阅资料后得知： （1）所有材料能够承受的压强都有一定的限度，加在材料上的压强一旦超过这个限度，材料就会损坏； （2）上海平均海拔2.19米，拉萨平均海拔3650米； （3）大气压强的大小与海拔高度有关，如下表所示： 海拔高度h (m) 0 500 1500 2000 3500 4500 6000 大气压强p (kPa) 101.3 95.5 84.0 79.5 65.8 57.7 47.2 ①分析比较上表中p随h的变化情况，可得出的初步结论是 ； ②结合所学知识及上述信息，指出包装袋破裂的原因，并写出分析过程： 。 【详解】①由表中数据可知，海拔越高，大气压越低，所以大气压随高度的增加而减小。 ②小明全家从上海自驾去拉萨旅行的途中，海拔高度增大，大气压强减小，密封袋内部的气体压强大于外界大气压强，使充有保鲜气体的密封面包包装袋破裂。 【例题5】如图所示，高压锅是厨房中常见的炊具，它省时高效，深受人们欢迎。小华通过查阅资料；了解到不同气压下水的沸点，如下表： 大气压强p/×105Pa 0.44 0.71 0.98 1.01 1.48 1.80 2.05 水的沸点t/℃ 80 90 99 100 111 117 121 （1）分析比较表中大气压强p、水的沸点t的变化情况，可得出的初步结论是： ； （2）日常生活中，用高压锅煮食物，可以增大锅内气体的压强，使水的沸点 （“升高”或“降低”），从而使食物熟得更快； （3）请比较拉萨（海拔约3650米）和上海（海拔约2米）地区水的沸点的大小关系，并说明理由。 【答案】（1）见解析；（2）升高；（3）见解析 【详解】（1）分析表格数据可知，当气压增大时，水的沸点会升高，水的沸点随上方气压的增大而升高。 （2）水的沸点随上方气压的增大而升高，用高压锅煮食物，可以增大锅内气体的压强，水的沸点会增大，因此煮食物会更快。 （3）拉萨(海拔约3650米)和上海(海拔约2米)地区水的沸点的大小关系是：拉萨地区水的沸点低于上海地区水的沸点，理由：大气压随高度的增加而减小，且水的沸点与气压有关，气压越低，沸点越低、气压越高，沸点越高；而拉萨地区的海拔大于上海地区的海拔，气压低于上海的气压，因此拉萨地区水的沸点低于上海地区水的沸点。 课堂练习 1. 用吸管“吸”水，如图所示，要求用这两根两端开口的塑料吸管把一只杯子中的水取出一些，现有以下四个动作：a．用手指封住上端管口；b．将吸管移出水面到空杯上方；c．将吸管插入水中；d．松开封住管口的手指。以上四个动作的合理顺序是 （填字母），这个实验的成功说明了大气压的存在。 【答案】cabd 【详解】首先将吸管插入水中，水在大气压的作用下压入吸管，用手指堵住吸管上端，吸管内液体由于重力向下流动很小的距离时，吸管上部的气压减小，而吸管下端外部大气压不变，大气压托着管内液体流不出来。然后再将吸管移出水面到空杯上方，最后松开封住管口的手指，在大气压的作用下，塑料吸管的水流出；故四个动作的合理顺序是cabd，这个实验的成功说明了大气压的存在。 2. 如图所示，此时大气压等于 mm水银柱产生的压强；若将竖直玻璃管稍微倾斜，则管内外水银面高度差 ；若将玻璃管换成较粗的，则管内外水银面高度差 。（选填“变大”、“变小”或“不变”） 【答案】 760 不变 不变 【详解】在托里拆利实验中，玻璃管内水银面到水银槽中水银面的垂直高度就是当时的大气压值。由图可知，此时管内外水银面高度差为760mm，所以此时大气压等于760mm水银柱产生的压强。 在托里拆利实验中，只要外界大气压不变，管内外水银面高度差就不变。将竖直玻璃管稍微倾斜，虽然水银柱的长度变长，但管内外水银面高度差依然由外界大气压决定，所以高度差不变。 同理，外界大气压不变时，管内外水银面高度差不变。将玻璃管换成较粗的，不会影响外界大气压，也不会影响管内外水银面高度差，所以高度差不变。 3. 2023年4月，建平实验中学开展了丰富多彩的科技节活动，同学们踊跃参与。如图所示，绳子两端同学们参与的实验为 实验，如图所示活动，通过用水复现意大利科学家 测定了 值的实验，复现实验的水柱高度达到了3层教学楼附近，而该意大利科学家当时用水银测得水银柱高度仅为76cm，两种液体高度差异如此大是由于水银的 远大于水（填物理量名称）。 【答案】 马德堡半球 托里拆利 大气压强 密度 【详解】历史上，在德国的马德堡市广场上做过一个著名的实验，将两铜制的半球合在一起，抽出里面的空气，用两支马队向相反方向拉，半球未被拉开，从而证实了大气压的存在，是大气压将两半球压在一起，这就是著名的马德堡半球实验，它有力地证明了大气压的存在。图1中同学们参与的实验是马德保半球实验。 1643年，意大利科学家托里拆利首先用水银做实验测定了大气压的值。由图2可知，同学们正通过水复现意大利科学家托里拆利测定大气压值的实验。 托里拆利实验中，实验时玻璃管中水银柱高76cm，用水做实验时，水柱高度达到了3层教学楼附近，是因为大气压一定时，两种液体压强相等，由p=ρgh，水银的密度远大于水，所以高度远小于水。 4. 下图所示的是某同学设计的天气预报瓶，A为玻璃管，与大气相通，B为密闭的玻璃球，内装有红墨水。随着环境气压的变化，A管内的水位会上升或下降。关于该天气预报瓶的说法，不正确的是（　　） A．天气预报瓶是利用天气和大气压的关系进行预报的 B．B球和A管液面相平时，显示内外气压一致 C．A管液面明显下降时，说明外界大气压减小 D．瓶中加注的红墨水有利于观察现象 【答案】C 【详解】A．大气压强与天气有关，天气发生变化时会引起大气压的变化，从而导致A管内的水位上升或下降。故天气预报可以利用天气和大气压的关系进行预报，故A正确，不符合题意； B．B球和A管液面相平时，两侧液体深度相同，根据液体压强公式p=ρgh可知，两侧液体压强相同，则内外气压一致，故B正确，不符合题意； C．瓶内气压与B管内液体压强之和等于大气压与A管内液体压强之和，瓶内气压一般情况下不变，A管液面明显下降时，说明外界大气压增加了，故C错误，符合题意； D．水是透明的，眼睛难以观察高度的变化，瓶中加注的红墨水有利于观察液面的位置，使现象更容易观察，故D正确，不符合题意。 故选C。 5. 生活中处处有物理： （1）“山顶有泉，煮米不成饭”，生活在西部高原的人们烹饪食物往往是采用炒、烤等方式制作，较少用煮的方式，这是由于高原地区的大气压较 ，水的沸点较 ，不容易煮熟事物； （2）如图所示，治病输液时，药水瓶口A处常插着两根塑料管B、C，其中插C管的目的是利用 使输液能顺利地进行。著名的 实验，使人们确信大气压强的存在并且很大。如果某地某时的大气压为1.01×105帕，则面积为10米2墙面上受到的大气压力为 牛。 【答案】（1）低（小），低（小）；（2）大气压，马德堡半球，1.01×106 【详解】（1）西部高原地区由于海拔高，大气压较低，沸点较低，食物难煮熟，所以人们烹饪食物往往是采用炒、烤等方式制作，较少用煮的方式。 （2）插个C管后，当瓶内液体流出使得瓶内压强减小时，瓶内气压小于瓶外气压，空气就能从C管中进入，以保障输液的顺利进行，插C管的目的是利用大气压使输液能顺利地进行。 1654年，在马德堡市做的马德堡半球实验有力地证明了大气压强的存在，并且很大。 面积为10m2的墙面受到的大气压力为 F=pS=1.01×105Pa×10m2=1.01×106N 6. 某物理兴趣小组为了测量教室内大气压强的大小，将半径为r的橡胶吸盘吸在水平放置的玻璃板下方，在吸盘下方挂上钩码，当吸盘快要松动时，向小桶内加入细沙进行微调，如图所示。当吸盘刚好脱离玻璃板时，记录钩码总重G1，测出小桶和沙子总重G2，然后重复以上步骤三次，计算并记录三次结果的平均值。 （1）请推理得出大气压强的计算式（用字母表示） 。 （2）实验中多次测量是为了 。若考虑活塞、绳子所受重力，且吸盘与玻璃板间还有少量气体存留，测出的大气压强值应 （选填“偏大”或“偏小”）。 【答案】（1）；（2）减小误差，偏小 【详解】（1）当吸盘即将脱离玻璃板时，空气对橡胶吸盘的向上的压力大小就等于所挂钩码的总重G1与小桶和沙子总重G2的和，大气压的值 （2）实验中多次测量是为了减小误差，使测量结果更准确。 若考虑活塞、绳子所受重力G活塞和绳，且吸盘与玻璃板间还有少量气体存留，这些气体对活塞有向下的压力F气，当吸盘即将脱离玻璃板时，根据力的平衡有F大气= G活塞和绳+F气+G1+G2 而在计算时，我们只考虑了挂钩码的总重G1与小桶和沙子总重G2，即认为F大气=G1+G2 这样计算出的大气压力F大气偏小。又因为p=F大气/S，S不变，F大气偏小，所以测出的大气压强值应偏小。 板书设计 第5节 大气压强 一、大气压强的存在 1. 大气压强：大气对其内部各个方向产生压强。 2. 产生原因：空气受重力，且具有流动性。 3. 大气压存在的著名实验：马德堡半球实验。 二、大气压的大小 1. 托里拆利实验：首次测出大气压的大小，原理是p0=p水银。 2. 标准大气压：760mm高的水银柱产生的压强，大小为p0=1.013×105Pa 3. 气压计：水银气压计、金属盒气压计。 三、大气压的应用 1. 日常生活中的应用。 2. 大气压与高度的关系：海拔高度越高，气压越低。 3. 液体的沸点与液体表面上方的气压有关。 课堂总结 本节的主要内容和行文逻辑是： 1. 通过节首图所展示的生活中常见吸附式挂钩的吸盘，引发学生对大气存在压强的思考。 2. 通过多个小实验的体验，得到大气存在压强，且大气压强较大的实验结论。 3. 经历探究大气压强值的模拟托里拆利实验的活动，体验科学方法，增强运用物理知识的能力。 4. 分析大气压强在生产生活中的广泛应用实例，感悟理论联系实际、学以致用的重要性。 在学习完大气存在压强后对节首图进行呼应，对该现象进行解释。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $