9.3 大气压强 教学设计 2025-2026学年人教版八年级物理下册

该初中物理教学设计围绕大气压强的存在、测量、变化及应用展开，以“覆杯实验”魔术式导入制造认知冲突，引导学生通过实验探究（吸盘挂钩、注射器吸水等）感知存在，再结合马德堡半球实验和托里拆利实验理解测量原理，形成从现象到本质的知识支架。 特色在于融合科学探究与科学态度，通过学生分组实验（如吸盘吸附、瓶吞鸡蛋模拟）亲身体验大气压存在，结合马德堡半球实验物理学史渗透科学精神，托里拆利实验原理推导培养科学思维，助力学生构建物理观念，为教师提供清晰教学脉络与丰富实践素材。

第三节《大气压强》 1. 物理观念：通过实验观察和生活体验，知道大气压强的存在；了解大气压强的测量方法，知道标准大气压的值；了解大气压强与海拔高度、天气变化的关系；能用大气压强的知识解释相关生活现象。 2. 科学思维：能基于实验现象，运用推理和分析的方法，证明大气压强的存在并理解其产生原因；能通过分析托里拆利实验，理解测量大气压强的原理和方法。 3. 科学探究：能设计简单的实验证明大气压强的存在；经历“估测大气压”的探究活动，体验间接测量大气压的思路与方法。 4. 科学态度与责任：通过了解马德堡半球实验等物理学史，体会科学探索的艰辛与乐趣；认识到大气压强知识在日常生活和科技中的应用价值，乐于观察和解释生活中的相关现象。 教学重点：大气压强的存在及其应用；大气压强的测量（托里拆利实验原理）。 教学难点：理解大气压强产生的原因；理解托里拆利实验的原理及为什么能测出大气压的值。 教师演示：多媒体课件（含马德堡半球实验动画、托里拆利实验原理图、高原反应等图片/视频）、玻璃杯、硬纸片、水、吸盘挂钩（2个）、注射器（去针头）、马德堡半球模拟装置（或两个吸盘）、细线、矿泉水瓶（可捏扁）。 学生分组（4-6人一组）：玻璃杯、硬纸片、水、吸盘挂钩（小）、注射器（去针头）、弹簧测力计、刻度尺、吸管、水槽、橡皮泥。 第一环节：覆杯奇观 · 情境导入 (设计时长：5分钟) 情境设计与操作： 1. 魔术表演：教师将玻璃杯装满水，用硬纸片盖住杯口，用手按住纸片，将杯子倒转过来。松开手，纸片和水并未落下。提问：“是什么力托住了纸片和水？是纸片粘住了吗？”（可请学生上台检查纸片） 2. 挑战认知：将杯口转向侧面甚至朝上，纸片和水依然不掉。引导学生思考：这个力来自哪里？杯子内部只有水，上方是空气。难道是空气？ 3. 聚焦课题：教师引导：“我们生活在空气的海洋底部。空气，像液体一样，也有重量，也会流动。那么，空气是否也像液体一样，会对浸在其中的物体产生压强呢？今天，我们就一起来探索‘大气压强’的奥秘。” 设计意图：通过“覆杯实验”这一视觉冲击力强、结果反直觉的“魔术”，迅速吸引学生注意力，制造认知冲突，引发学生对“空气是否产生压力”的思考，从而自然引出“大气压强”的课题，激发探究兴趣。 教师引导：“一个简单的覆杯实验让我们对空气的力量产生了好奇。但这还只是猜想，我们需要更多、更可靠的证据来证明大气压强的存在。让我们化身‘侦探’，去寻找大气压存在的蛛丝马迹。” 第二环节：寻证之旅 · 实验探究 (设计时长：12分钟) 学生活动与探究： 1. 活动一：吸盘挂钩的“吸附力”：学生尝试将吸盘挂钩压在光滑的桌面或玻璃上，然后尝试拉开。感受需要用力才能拉开。思考：是什么力使吸盘紧紧压在表面上？（吸盘内空气被挤出，外部大气压将其压住） 2. 活动二：注射器“吸”水：将注射器活塞推到底部，将出口堵住（用橡皮或手指），尝试拉动活塞。感受阻力。再将出口放入水中，拉动活塞，观察水被“吸”入管内。讨论：水为什么能被“吸”上来？（活塞抽出，管内气压减小，管外大气压将水压入） 3. 活动三：瓶吞鸡蛋（或模拟）：展示将点燃的纸条放入广口瓶，迅速将剥壳的熟鸡蛋放在瓶口，鸡蛋被“吞”入瓶内。或学生用可捏扁的矿泉水瓶，瓶口套上气球，捏扁瓶子后松手，观察气球变化。分析原因。（瓶内气压变化，内外气压差导致） 4. 归纳结论：学生分享观察到的现象和解释。教师总结：这些实验都表明，空气对浸在它里面的物体会产生压强，这个压强叫做大气压强，简称大气压。 设计意图：通过一系列简单易行、现象明显的小实验，让学生亲手操作、亲身感受大气压的存在。从不同角度（吸附、压入、吸入）提供证据，使学生对大气压的存在形成丰富而具体的感性认识，培养观察、分析和归纳能力。 过渡设计：“我们通过小实验感受到了大气压的存在。但大气压到底有多大呢？历史上，人们为了证明大气压的存在并测量它的大小，曾进行过一次轰动世界的实验。” 第三环节：历史回响 · 感知大小 (设计时长：8分钟) 讲解与演示： 1. 讲述马德堡半球实验：利用多媒体动画或图片，生动讲述1654年德国马德堡市长奥托·冯·格里克进行的公开实验：将两个铜制空心半球合拢，抽掉里面的空气，然后用八对马（后增至十六对）才将半球拉开。 2. 模拟实验：教师用两个大吸盘（或模拟马德堡半球装置）演示，抽气（或直接挤压排出空气）后，请两位学生尝试拉开，感受大气压的巨大力量。 3. 分析意义：引导学生思考该实验的意义：①证明了大气压的存在；②证明了大气压非常大。 4. 提出问题：大气压究竟有多大？我们能否精确地测量它呢？ 设计意图：通过讲述物理学史上著名的马德堡半球实验，将科学史融入教学，让学生感受科学探索的震撼与魅力。模拟实验让学生亲身体验大气压的强大，加深印象。同时，自然引出如何精确测量大气压的问题，为下一环节做铺垫。 过渡设计：“马德堡半球实验让我们知道了大气压很大，但还没有给出具体的数值。怎样才能精确测量这个看不见、摸不着的大气压呢？科学家托里拆利想出了一个巧妙的方法。” 第四环节：精准测量 · 原理剖析 (设计时长：10分钟) 讲解与推导： 1. 介绍托里拆利实验：利用动画或示意图，详细介绍托里拆利实验的装置和过程：在一端封闭的长约1米的玻璃管内灌满水银，用手指堵住管口，倒插在水银槽中，松开手指，管内水银面下降到一定高度后停止。 2. 分析原理： 提问：管内水银柱为什么不再下降？是什么支持着这段水银柱？ 引导学生分析：管内水银柱上方是真空（托里拆利真空），没有压力。而管外水银槽表面受到大气压的作用。因此，是大气压支持着管内的水银柱。即，大气压的数值等于这段水银柱产生的压强。 3. 计算标准大气压： 已知实验测得水银柱高度约为760mm，水银密度ρ=13.6×10³kg/m³，g=9.8N/kg。 根据液体压强公式 p = ρgh，计算：p = 13.6×10³ kg/m³ × 9.8 N/kg × 0.76 m ≈ 1.013×10⁵ Pa。 介绍：通常把相当于760mm高水银柱产生的大气压叫做标准大气压，1标准大气压(atm) = 1.013×10⁵ Pa ≈ 10⁵ Pa（粗略计算）。 4. 了解其他测量工具：简要介绍水银气压计和空盒气压计（无液气压计）的原理。 设计意图：这是本节课的难点和重点。通过动画演示和逐步推理，引导学生理解托里拆利实验的巧妙构思和测量原理。通过计算得出标准大气压的值，将抽象的大气压值具体化。介绍气压计，拓宽学生视野。 过渡设计：“我们知道了标准大气压的值。但这个值是一成不变的吗？如果你带着这个气压计从山脚爬到山顶，读数会变化吗？为什么高原上煮不熟鸡蛋？” 第五环节：高度密语· 变化关系 (设计时长：5分钟) 讲解与讨论： 1. 大气压与海拔高度的关系： 展示图片：登山运动员、高原反应、飞机舱内加压。 引导学生推理：海拔越高，空气越稀薄，大气压如何变化？（减小） 结论：大气压随海拔升高而减小。在海拔3000m以内，大约每升高10m，大气压减小约100Pa。 解释现象：高原上饭煮不熟（沸点降低）、登山运动员需要氧气瓶。 2. 大气压与天气的关系（简要介绍）： 一般规律：晴天大气压较高，阴雨天大气压较低。 应用：气压计可用来预报天气变化。 设计意图：让学生了解大气压不是固定不变的，而是与海拔、天气等因素有关。联系生活实际（高原反应、天气预报），解释相关现象，使学生认识到大气压知识的实用性，体现“从物理走向社会”的理念。 过渡设计：“大气压虽然看不见摸不着，却时时刻刻影响着我们的生活。了解了它的特点和规律，人类就可以巧妙地利用它。让我们看看生活中哪些地方用到了大气压的知识。” 第六环节：生活智慧 · 应用拓展 (设计时长：5分钟) 应用分析与总结： 1. 解释导入实验：引导学生用大气压知识重新解释“覆杯实验”、“吸盘挂钩”、“注射器吸水”、“瓶吞鸡蛋”等现象。 2. 更多应用举例： 吸管吸饮料：吸走管内空气，管内气压减小，大气压将饮料压入嘴里。 钢笔吸墨水：挤压笔囊排出空气，松手后笔囊恢复原状，内部气压减小，大气压将墨水压入。 抽水机（活塞式）：简要说明其工作原理也是利用大气压。 3. 课堂小结：师生共同回顾本节课主线：实验证明存在 → 历史感知其大 → 实验测量其值 → 了解其变化 → 解释其应用。强调大气压是客观存在的，与我们的生活息息相关。 4. 课后思考：布置思考题：为什么医生用注射器抽取药液时，要先拉动活塞？高压锅为什么能更快地煮熟食物？ 设计意图：将整节课所学的知识回归到生活应用中，引导学生用大气压的知识系统解释课初及生活中的各种现象，实现知识的迁移和应用，让学生体会到学有所用的乐趣。课后思考题将课堂延伸到课外，激发学生持续探究的兴趣。 第三节 大气压强 一、 大气压强的存在 证据：覆杯实验、吸盘、注射器吸水、瓶吞鸡蛋等。 原因：空气受重力作用，且具有流动性。 二、 大气压的测量 1. 马德堡半球实验：证明了大气压的存在且很大。 2. 托里拆利实验： 原理：大气压支持着管内水银柱。p大气 = p水银柱 = ρ水银gh 标准大气压：p0 = 1.013×10⁵ Pa ≈ 10⁵ Pa (相当于760mm高水银柱产生的压强) 3. 测量工具：水银气压计、空盒气压计。 三、 大气压的变化 1. 与海拔关系：海拔越高，大气压越小。（每升高10m，约减小100Pa） 2. 与天气关系：一般晴天气压高，阴雨天气压低。 四、 大气压的应用 吸管吸饮料、钢笔吸墨水、抽水机、吸盘挂钩等。 （原理：通过某种方式使局部气压减小，利用大气压差工作） 1. 实验导入，激发兴趣：“覆杯奇观”环节利用反直觉的魔术式实验，迅速抓住学生注意力，制造认知冲突，成功引出“大气压强”的探究主题，激发了学生的好奇心和求知欲。 2. 多元探究，丰富感知：“寻证之旅”环节设计多个简单易行的小实验，让学生从不同角度亲手验证大气压的存在，积累了丰富的感性经验，为后续理解抽象概念奠定了坚实基础，体现了“做中学”的理念。 3. 史实结合，突破难点：“历史回响”与“精准测量”环节，将马德堡半球实验的震撼故事与托里拆利实验的巧妙原理相结合，借助科学史的力量帮助学生理解大气压的巨大和测量原理，有效突破了教学难点，培养了学生的科学思维。 4. 联系实际，学以致用：“高度密云”与“生活智慧”环节，将大气压的变化规律与高原生活、天气预报相联系，并系统解释各种生活用具的工作原理，使学生深刻体会到物理知识的实用价值，增强了将知识应用于实际生活的意识和能力。 教学设计总结： 本节课以“证明存在-感知大小-测量数值-了解变化-解释应用”为主线。通过系列趣味实验让学生感受大气压的存在，借助物理学史和经典实验理解其大小与测量，联系生活了解其变化规律与应用。教学设计注重探究体验与科学思维培养，紧密联系生活实际，有效促进了学生物理观念与科学探究素养的发展。 学科网（北京）股份有限公司 $