第三节 空气的“力量”（教学课件）物理新教材沪科版八年级全一册

物理八年级全一册 •沪科版 第八章 压强 第三节 空气的“力量” 力量往往藏在看不见的地方，我们习惯着眼于触手可及的重压，却忽略空气无声的托举与压迫。世间很多规律皆是如此，表象平静之下，暗藏磅礴的作用。学习物理，便是学着打破肉眼的局限，静心去探寻那些沉默存在、却时刻改变世界的无形之力。 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 1. 知道大气压强的存在，理解其定义与产生原因； 2. 记住标准大气压的数值； 3. 了解大气压随海拔高度变化的规律； 4. 能用大气压解释吸盘、抽水机、输液等生活现象。 02 科学思维 1. 由覆杯、吸盘实验推理大气压的存在； 2. 理解托里拆利实验用液柱压强替代大气压的转换思想； 3. 运用 p=ρgh 比较不同位置的大气压。 03 科学探究 1. 亲历覆杯实验、小吸盘实验，学会观察并描述现象； 2. 了解马德堡半球实验，体会实验在证明科学结论中的作用； 3. 尝试用注射器与弹簧测力计估测大气压强。 04 科学态度与责任 1. 养成勤于观察、乐于探究身边物理现象的习惯； 2. 认识气压计、离心水泵、航天服等大气压应用，体会科学、技术与生活的联系； 3. 了解汞有毒、会污染环境，树立实验安全与环境保护意识。 教学重难点 教学难点 教学重点 1. 认识大气压强的存在，知道大气压强的定义； 2. 了解托里拆利实验，记住标准大气压的数值； 3. 知道大气压强随海拔高度的变化规律； 4. 能用大气压强解释吸盘、抽水机等常见现象。 1. 理解托里拆利实验中，用汞柱压强等效替代大气压强的转换思想； 2. 区分利用大气压工作的现象与依靠其他压强差的现象； 3. 结合 p=ρgh 分析气压随海拔变化、高原沸点偏低等问题。 课堂引入 覆杯实验：水为什么倒不下来？ 覆杯实验装置 实验操作 1. 在杯中装满水，用硬纸片盖住杯口； 2. 用手按住纸片，将杯子缓慢倒置过来； 3. 松开按住纸片的手，观察纸片与水的变化。 实验现象：纸片没有掉落，杯中的水也没有流出来。 思考：是什么力量托住了纸片和整杯水？ 配套教学视频：覆杯实验 · 大气压的存在 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? 课堂引入 知识点1 大气压强 大气层与大气压强 大气层 一、包围地球的大气层 我们生活的地球是一个蔚蓝色的星球，厚厚的气体包围着坚实的大地，保护、养育着地球上的生命。这层厚厚的气体，人们通常称之为大气层。 大气压强：空气和液体一样，内部各个方向也都存在压强。这种压强称为大气压强（atmospheric pressure），简称大气压或气压。 大气层分层（由下而上） 对流层 平流层 中间层 热层 外逸层 我们就生活在最贴近地面的对流层中。 做中学 · 小吸盘：感受空气的“力量” 实验操作 1. 取两个挂物品的小吸盘，对接在一起； 2. 挤出吸盘内部的空气，双手向两侧拉吸盘； 3. 再让外部空气进入吸盘内部，对比两次感受。 对接排出空气后的小吸盘 排出空气：被压紧，难拉开 吸盘内部空气被挤出，内部气压小于外界大气压，外界空气把两个吸盘紧紧压在一起，需要较大的外力才能拉开。 空气进入：内外气压相同，易分开 外部空气进入吸盘内部后，吸盘内、外所受的大气压强逐渐变为相同大小，压力差消失，吸盘就能轻松分开。 科学书屋 · 马德堡半球实验 1654 年 5 月 8 日，德国马德堡市市长、抽气泵的发明者奥托·格里克做了一个著名实验。 他把两个直径约 36 cm 的铜质空心半球紧扣在一起，抽去球内空气，用 16 匹马分别向相反方向拉两个半球。 16 匹马费了很大的劲才把半球拉开，拉开时发出剧烈响声；若不抽去球内空气，用手就能拉开。 这就是著名的马德堡半球实验，有力地证明了大气压强的存在，并且大气压强很大。 1654 年 5 月 8 日 奥托·格里克（市长） 直径约 36 cm 铜半球 16 匹马双向对拉 马德堡半球实验（历史古画） 做中学 · 小吸盘：感受空气的“力量” 典例分析 例1 如图所示，塑料杯中灌满水，用一张纸片覆盖杯口，压紧后倒置，杯中的水和纸片在________的作用下都不会下落。若将塑料杯逆时针转动一定的角度，纸片________（选填“会”或“不会”）下落。 【解析】纸外受到大气压的作用，纸内受到瓶中水产生的压强的作用，大气压远大于瓶中的水产生的压强，所以水和纸被大气压托着，不会下落。 当塑料杯逆时针转动一定的角度时，由于大气压依然存在，纸片仍然受到大气压的支撑，因此纸片不会下落。 大气压 不会 典例分析 例2 在瓶壁a、b、c处各扎一个小孔，注满水后，看到各小孔中有水喷出（如图甲所示），这说明了________的存在；当用瓶盖盖紧瓶口时，如图乙所示，各小孔处的水不再流出了，这现象说明了________的存在。 【解析】[1]在瓶壁a、b、c处各扎一个小孔，注满水后，看到各小孔中有水喷出（如图甲所示），说明的液体对侧壁有压强，这说明了液体压强的存在。 [2]当用盖盖紧瓶口时，各小孔处的水周围包围着大气，此时各小孔处的水不再流出了，这现象说明了大气压的存在。 液体压强 大气压 知识点2 大气压强的测量 托里拆利实验：首次测出大气压强 （a）装满汞 （b）倒立插入汞槽 （c）管内真空 实验结果 玻璃管内汞柱下降一段后不再下降，管内外汞液面的高度差约为 760 mm，管内汞柱上方为真空。 标准大气压 安全警示：汞有毒、会污染环境，本实验建议通过教学视频观看演示。 托里拆利实验：首次测出大气压强 （a）装满汞 （b）倒立插入汞槽 （c）管内真空 实验结果 玻璃管内汞柱下降一段后不再下降，管内外汞液面的高度差约为 760 mm，管内汞柱上方为真空。 标准大气压 安全警示：汞有毒、会污染环境，本实验建议通过教学视频观看演示。 [思考] 玻璃管的粗细对测量结果有影响吗？ 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，与液体受到的总重力、体积无关。 [思考] 你知道托里拆利实验中所用的科学探究方法是什么吗？ 转化法 [思考] 760 mm汞柱的压强到底是多少？ 通常把高760 mm的汞柱产生的压强作为1个标准大气压，符号为1 atm，1 atm的值约为1.013×105 Pa。 托里拆利实验：首次测出大气压强 算一算 大约 10.3m 标准大气压 由液体压强公式，变形得 水的密度 ，取 原理：大气压可以支撑起的水柱高度约为 10.3 米，这就是托里拆利实验如果用水做，水柱的高度。（所以实验一般用水银，水银密度大，液柱短，方便操作） 算一算，如果用水和足够长的玻璃管做这个实验，留在玻璃管中的水柱大约有多高？ 气压计与注射器估测大气压 一、常见气压计 管式弹簧压强计 常用气压计有汞气压计、无液气压计等。 管式弹簧压强计：空心弹簧管一端连通被测气体，另一端封闭并连接杠杆、齿轮和指针；压强增大时管趋向伸直，带动指针指示压强。 二、迷你实验室 · 估测大气压 1. 将活塞推至外筒顶端，排尽空气； 2. 密封注射器小孔，避免空气进入； 3. 活塞与弹簧测力计挂钩相连，缓慢拉动外筒直至活塞开始滑动； 4. 记录测力计示数，测算活塞横截面积，估算大气压。 用注射器与弹簧测力计估测大气压强 探索新知——…… [归纳提升]大气压的表达式 [思考]实验时发现注射器内空气无法排尽，且活塞与注射器间的摩擦较大，这将导致测得的大气压值如何变化？ 注射器内空气无法排尽会使测量值偏小，摩擦力较大会使测量值偏大。 注射器估测大气压 典例分析 例3 （多选题）下面说法中正确的是（     ） A．马德堡半球实验是用来测最大气压数值的一个实验 B．托里拆利实验中的玻璃管内的汞面上没有受到大气压强 C．同一地点的大气压不是固定不变的 D．大气压的方向一定是竖直向下的 【解析】A．马德堡半球实验是证明了大气压的存在的一个实验，故A错误； B．托里拆利实验测出了大气压数值，要求玻璃管内是真空，因此水银柱上方没有大气压，故B正确； C．同一地点的大气压会受季节、天气的影响，冬天与夏天的大气压是不一样的，故C正确； D．大气压的方向是向着各个方向的，故D错误。 故选BC。 BC 知识点3 大气压强与人类生活 生活中大气压强的应用 吸盘挂钩 挤出吸盘与墙面之间的空气，盘内气压减小；外界大气压把吸盘紧紧压在光滑墙面上，便可悬挂物品。 离心式水泵 叶轮高速转动把泵内水甩出，泵内形成低压；低处的水在外界大气压作用下被压入泵内，实现连续抽水。 医院输液 瓶口空气管使液面上方与大气相通，药液在大气压与重力作用下经输液管匀速流入静脉。 大气压随海拔高度变化与生活 生活中我们用高压锅可以把食物煮得更烂，但在高原地区必须用高压锅才能煮熟米饭，这是为什么呢？ 观 看 视 频 大气压随海拔高度变化与生活 大气压强随海拔高度而变化 1 个标准大气压（760 mm 汞柱）： 离海平面越高，空气越稀薄，那里的大气压强越小。 高原海拔高、气压小，水的沸点低，食物不容易煮熟。 高压锅密闭增大气压，提高水的沸点，把食物快速煮熟。 人体内压强与外界大气压平衡；航天服产生适当压强保障安全。 大气压随海拔高度变化与生活 水的沸点在标准大气压下是100 ℃，随着大气压的减小，水的沸点也会降低。 在我国青藏高原，大部分地区水的沸点仅为84~87 ℃。 观 看 视 频 大气压随海拔高度变化与生活 —— 活塞式抽水机 【应用大气压的例子】 典例分析 例4 著名物理学家托里拆利用实验首先测出了标准大气压的值，实验时玻璃管中水银柱高为________mm，当玻璃管倾斜时管内水银柱的高度将________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。当大气压大于1标准大气压时，水的沸点________（选填“大于”、“小于”或“等于”）100℃。 【解析】[1]意大利科学家托里拆利在一端封闭的玻璃管里灌满水银，用手指将管口堵住，然后倒插在水银槽中。放开手指，管内水银面下降到一定高度时就不再下降，这时管内外水银面高度差为760mm，大气压强等于管内水银柱产生的压强。 [2]当玻璃管倾斜时，由于外界大气压不变，能支撑起的水银柱的高度仍然是760mm，所以管内水银柱的高度将不变。 [3]在标准大气压下，水的沸点是100℃，水的沸点随着气压的增大而增大，所以当大气压大于1标准大气压时，水的沸点大于100℃。 760 不变 大于 课堂小结 课堂小结 一、大气压强 空气对浸在其中的物体产生压强，叫做大气压强。 覆杯实验、小吸盘、马德堡半球实验，都证明了大气压的存在。 二、大气压强的测量 托里拆利实验首次测出大气压强。 标准大气压（760 mm 汞柱）： 常用气压计：汞气压计、无液气压计。 三、大气压与生活 海拔越高，空气越稀薄，大气压强越小。 高原气压低、水的沸点低；吸盘、水泵、输液都利用大气压。 人体内部压强与外界大气压相互平衡。 课堂练习 课堂练习 探究新知 1. 家里的茶壶盖上都开有一个小孔，如果小孔被堵住，壶里的水就很难倒出来。请解释为什么。 【解析】茶壶盖上的小孔作用是让壶内与外界大气相通。小孔通畅时，壶内气压等于外界大气压，水在重力作用下可以顺利流出； 小孔被堵住，水向外流出一点后，壶内空间变大，内部气压减小，壶内气压小于外界大气压，在大气压的作用下，水被压住，就很难倒出来。（茶壶属于连通器，小孔是保证连通器正常工作的气压条件） 堵住小孔后，壶内气压小于外界大气压，大气压托住壶里的水，水很难倒出。 课堂练习 探究新知 2. 钢笔吸墨水时，把笔上的弹簧片按下后松开，墨水就被吸进橡皮管内了。请解释为什么。 【解析】茶钢笔吸墨水利用了大气压。 1. 按下弹簧片，橡皮管被压扁，管内空气排出； 2. 松开弹簧片，橡皮管回弹，内部空间变大，管内气压减小，小于外界大气压； 3. 瓶中墨水上方受到大气压，大气压把墨水压入橡皮管中。 按下弹簧片时，橡皮管内的空气被挤出；松开弹簧片，橡皮管恢复原状，管内气压变小，小于外界大气压，墨水在外界大气压的作用下被压进橡皮管内。 课堂练习 探究新知 3. 如图所示，用两个吸盘模拟马德堡半球实验；将两个吸盘对接，用力挤压出空气后难以将其分开，说明吸盘内部气体压强 ______（选填“大于”“等于”或“小于”）大气压强；若在海拔更高的地方做同样的实验，将其分开所需的力更小，说明海拔越高，大气压强越 ______。 【解析】挤压吸盘排出里面空气后，吸盘内部气体压强小于外界大气压强，大气压把两个吸盘紧紧压在一起，所以很难分开。 海拔越高，空气越稀薄，大气压强越小；外界大气压变小，压住吸盘的压力变小，分开吸盘需要的拉力就更小。 小于 小 课堂练习 探究新知 4. 一种活塞式抽水机的结构示意图如图所示。请根据示意图说明抽水机的工作过程，即当提起或压下活塞时，阀门 A 和阀门 B 是怎样开启或闭合，从而让水从管中流出的？ 【解析】活塞式抽水机利用大气压工作： 1. 提起活塞：圆筒内气压减小，外界大气压大于筒内气压，把低处的水沿进水管顶开阀门 A 进入圆筒；阀门 B 受到上方水的压力而关闭，活塞上面的水被活塞带着向上，从出水口流出。 2. 压下活塞：筒内水压增大，阀门 A 被水压关闭；水推开阀门 B，流到活塞上部。 不断往复操作，持续把水提升上来。 提起活塞时：阀门 A 打开，阀门 B 关闭。大气压将水推开阀门 A，进入圆筒，活塞上方的水随活塞上移，从出水口流出。 压下活塞时：阀门 A 关闭，阀门 B 打开。活塞下方的水推开阀门 B，流到活塞上方。 反复提起、压下活塞，水就不断从管口流出。 课堂练习 探究新知 5. 每个人身上都承受着大气的压力，请你估算一只手掌受到的大气压力约为多少。 【解析】1. 估算手掌面积：一只手掌面积大约 2. 标准大气压 3. 根据公式 F=pS 补充：我们感受不到这个巨大压力，是因为手掌内侧也有大气，内外气压相互平衡，压力抵消了。 一只手掌受到的大气压力大约为1000N（估算值在 800～1200N 之间都合理） 课堂练习 探究新知 6. 拿一空铁皮罐，放少许水，罐口打开，放在火上将水烧开。然后将铁皮罐罐口用盖子盖紧，小心放入盆内，再用冷水浇铁皮罐。铁皮罐会发生什么变化？请解释出现这一现象的原因。若要验证此现象，请在老师指导下完成实验，注意安全。 【解析】本实验证明大气压的存在。 1. 加热罐内的水，水汽化变成水蒸气，把罐内空气挤出； 2. 封口后浇冷水，罐内水蒸气液化成水，罐内气体变少、气压降低； 3. 罐外大气压大于罐内气压，巨大的压力差把铁皮罐压变形、变瘪。 现象：铁皮罐会变瘪。 原因：水烧开时产生大量水蒸气，将罐内部分空气排出；盖紧罐口，用冷水浇灌，罐内水蒸气遇冷液化，罐内气压减小，小于外界大气压，铁皮罐在外界大气压的作用下被压瘪。 课后作业 探究新知 作业 内容 同步作业 完成课后作业。 自主安排 配套同步分层作业 谢谢聆听 谢谢聆听 空气的力量从不会刻意彰显自身，却恒久存在。就像真理，不必喧嚣张扬，自有其笃定的分量。愿我们保有一颗善于质疑与观察的心，在往后的学习里，于寻常光景中看见隐秘规律，于平淡生活里读懂万物蕴藏的秩序与智慧。 Lavf58.20.100 Lavf58.12.100 Lavf58.20.100 Lavf57.25.100 $