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第 3 节 大气压强
导入一:
实验导入,激趣设疑
1.请同学们来看小魔术,吞蛋实验,观察思考原因,边演示边设疑:鸡蛋到哪里去了?你知
道其中的奥妙吗?
2.覆水实验:用食指堵住两端开口的玻璃管管口下端,注满水.
设疑:水会不会流下来?
大胆设想,此时若将管倒拿,开口朝下,水会不会流出来?
设疑:水为什么没有流出来?是失去重力了吗?是什么将水吸住了吗?
【学生活动】 动脑思索,回答问题,考虑这些现象与什么有关?
[设计意图] 激趣、设疑,引出本节课题,既使学生自发产生强烈的求知欲,又抓住他们
的注意力,创设一种学生要学、想学的情境.体现兴趣是最好的老师这一教学思想的活力.
导入二:
播放动画,引人入境
屏幕广播,辅以绘声绘色地讲述:
千百年来人们对大气压的认识经历了漫长的过程,最初人们并不承认它的存在.直到
1654 年德国学者奥托·冯·格里克做了验证大气压存在的经典实验.他将两个金属半球紧
密结合在一起,抽光空气,达到真空,而外面有空气.两侧各用七匹马拉也不见分开,有谁知道,
最后每侧各加到几匹马呢?我们看到马夫将鞭子甩得啪啪作响,马嘶啸啸,尘土飞扬.最后砰
的一声球裂为两半,八匹马各带半个球一下冲出几百米远,有力证明了大气压的存在.
【学生活动】 学生由视听感觉到犹如身临其境的体验,进而感觉大气压的存在.
[设计意图] 激发兴趣,让学生从感性上认识到大气压的存在.
导入三:
创设情境,引入新课.
实验一:在矿泉水瓶周围不同深度,不同方向扎有小孔,装入水后,观察实验现象,并让学
生们思考此实验现象说明什么?
实验二:在上述实验的基础上,盖上瓶盖,拧紧后提醒学生们注意观察实验的现象并思考
实验现象产生的原因?2
[设计意图] 通过演示实验来引导学生回顾液体压强的特点、液体压强大小的影响因素
和液体压强的计算方法.通过实验二拧紧瓶盖后,喷水现象停止了,激发了学生的探究热情,
引发小组内的激烈讨论和大胆的猜想,为本节课的课题顺利引入辅以铺垫.
导入四:
中医医生在给病人做治疗时,常会使用火罐,在以前都是用小瓷罐或小玻璃罐,在罐里放
一个小棉花团,点燃后稍等一会儿,立即把罐扣在疼痛处,罐子就会紧密地吸在那里,拔过火
罐的人都会感觉到:在罐口处有一股力量把皮肤往外拔出,拔火罐就是利用这种力量来治疗
病痛的.
你知道拔火罐的道理吗?
一、大气压的存在及产生的原因
思路一
教师演示下列实验:
(1)拿一空矿泉水瓶,放入少许热水,摇晃几下后将水倒出,盖上瓶盖.观察矿泉水瓶的形
状是否有变化.
(2)在大试管中装满水,将小试管套入大试管中,再将装置倒转过来,观察现象.
(3)把气球吹起用线扎好,然后把点燃的小纸片放入小塑料瓶中,火熄灭后迅速压在气球
上,观察现象.
学生先观察老师演示实验再自己动手实验感知大气压的存在:
(1)模拟马德堡半球实验:利用两个塑料挂衣钩进行模拟.
(2)把注射器的活塞推至最底端,用橡皮帽堵住注射器口,倒转过来,在活塞上挂上钩码
等重物.
探究归纳:空气与液体一样,对浸在它里面的物体向各个方向都有压强,这个压强叫做大
气压强,简称大气压或气压.
[设计意图] 让学生亲自动手、动脑,认识大气压的存在.
[过渡语] 马德堡半球实验证明了大气压的存在和大气压是很大的,但大气压到底有多
大呢?如何测量出大气压的值呢?
思路二
活动 1:学生选择器材,仿照上述演示实验和教材图动手实验并思考下列问题.
(1)“被吸住”的乒乓球:将矿泉水瓶装满水后把一个乒乓球放在瓶口,用手按住乒乓球,
瓶子倒过来后,松开按乒乓球的手,你看到的现象是什么?想一想为什么?
(2)“覆杯实验”:将玻璃杯装满水,用硬纸片盖紧,倒过来或朝向各个方向,你又看到了
什么?3
(3)“吸盘模拟马德堡半球”实验:用两个吸盘相对用力挤压,再往外侧拉,你的感受怎
样?这是什么原因?
活动 2:师生分析实验.
(1)组织学生分组讨论:实验中观察到的现象及其原因.
(2)学生代表分别说明,不足部分由其他学生或教师补充.
(3)教师小结:大气有压强即大气压.为了给学生强烈的感受冲击,可以由学生来做“马德
堡半球”实验.
那么,还能列举哪些现象或事例说明大气压的存在呢?师生共同举例说明.
活动 3:师生回顾实验中遇到的问题或困难.
(1)在刚才的实验中,你碰到了什么困难?你是怎样克服困难并完成实验的?
(2)学生汇报完后,教师说明.
活动 4:问:大气压有什么特点呢?
学生思考回答,也可做演示说明.如在“覆杯实验”中将纸片朝向各个不同的方向,发现
纸片不掉下来,从而得出:大气向各个方向都有压强.
[知识拓展] (1)证明大气压存在的一些现象,历史上证明大气压存在的实验是 1654 年
做的马德堡半球实验;在一个杯子中装满水,在杯口放一张硬纸片盖住杯口,将杯子倒过来,
杯口朝下,纸片也不会掉下来.(2)我们生活的空间处处存在大气压,而我们都没有感觉,这是
因为人体就像开口的铁皮罐,内、外大气相通,各部位内外所受大气压力相同,内外平衡,只有
气压不平衡时才表现出一些特殊的现象,让我们体会到大气压的存在以及变化.
[设计意图] 由实验设疑,引起学生的求知欲,通过四个活动,让学生亲自动手、动脑,互
相讨论来认识大气压的存在和特点,并尽可能解决活动中碰到的问题.
二、怎样测量大气压?
1.教师演示实验,学生观察思考.
(1)先用玻璃杯装满水倒插入水槽中,再慢慢往上提(杯口不离开水面,下同),观察杯中
水是否充满?接着换用量筒和细长玻璃管,重复上述过程.
(2)学生讨论:你观察到了什么现象?为什么水总是充满的?怎样做才能使水不充满呢?
经过讨论之后,使学生认识到:水充满的原因是由于外面大气压大于管中的水压,只有管
内水压等于外界大气压时,把管子再加长的话,管内水面就不再上升充满整个管子了,这时它
的上方成了真空.
这就给我们提供了一个测量大气压的思路:可以利用液体压强间接测量大气压.但是由
于水的密度太小,要求玻璃管太长,所以,人们就选择了密度大的液体汞(水银),这就是著名
的托里拆利实验.
2.学生阅读:托里拆利实验.
思考(投影):(1)开始时,汞为什么会下降?什么时候停止下降?
(2)玻璃管内汞柱上方为什么是真空?
(3)如何计算大气压的值?
学生回答后,教师小结并强调:1 个标准大气压的值:p0=ρ 汞 gh=1 atm=13.6×103
kg/m3×9.8 N/kg×0.76 m≈1.013×105 Pa.
看了托里拆利实验,不知道大家是否注意到了这个实验用的是水银,而我们身边最多的
液体是水,那为什么这个实验用水银而不用水呢?下面就请大家计算一下如果把水银换成水,
那么 1 标准大气压可以托起多高的水柱?(结果保留到整数)
计算过程如下:
由 p 大气=p 水=ρgh 得4
h= = ≈10 m.
[设计意图] 在教师的引导下,使学生学习到一种间接测量大气压的方法,通过学生自
己设计实验,改进自己的方法,学习他人的方法,来拓展自己的思维.
学生阅读气压计部分内容,并了解其作用.
3.动手做实验,估测大气压.
学生讨论可用哪些方法来估测大气压?(讨论后,逐一投影)
(1) 器材:吸盘、弹簧测力计; 原理:p=
思路:由学生交流讨论,再整理.
(2) 器材:注射器、弹簧测力计、刻度尺; 原理:p=
思路:由学生交流讨论,再整理.
以上两步,在学生讨论的基础上,再将实验的思路总结出来,进行实验.
(3)师生共同讨论实验中遇到的问题以及解决的方法.
[知识拓展] 托里拆利实验的注意事项:
(1)管中要充满水银,不能混有气泡.
(2)水银柱的高度是指管内外水银面的竖直高度差,不是指管倾斜时水银柱的长度,所以
实验过程中,只要测量正确,玻璃管的倾斜不影响实验结果.
(3)管内水银柱的高度只随外界大气压的变化而变化,而与管的粗细、长短都无关.
(4)玻璃管管口在水银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
变管内水银柱上方真空部分的体积,而水银柱的高度不变.
[过渡语] 我们生活在厚厚的大气层中,那么大气压强对于我们的生活有什么影响呢?
三、大气压与人类生活
学生自学与教师演示:(配合投影)
(1)学生阅读相关内容,了解大气压与天气的关系;了解高压锅与宇航服的相关知识.
(2)思考:我们生活在大气层的底层,为什么没有感到难受或被压瘪呢?再得出结论.
(3)实验演示:液体沸点与气压的关系.
通过实验,让学生知道:液体液面上方的气压越大,液体的沸点就越高;气压越小,沸点越
低.
[知识拓展] 大气压的应用——抽水机
抽水机又叫水泵,分为活塞式抽水机和离心式抽水机两类.
活塞式抽水机又叫做吸取式抽水机,如图所示,是利用活塞的移动来排出空气,形成内外
气压差,从而使水在大气压的作用下上升来工作的.5
活塞式抽水机抽水示意图
工作过程:(1)手向下压抽水机的手柄,活塞向上运动,阀门 A 关闭,水在大气压的作用下
推开阀门 B,进入圆筒;(2)手向上提抽水机的手柄,活塞向下运动,阀门 B 受水压作用关闭,
活塞下面的水推开阀门 A,进入活塞上方;(3)手再向下压抽水机的手柄,这时阀门 A 闭合,活
塞向上运动排出水,在大气压的作用下水推开阀门 B 进入圆筒,如此循环可实现抽水的目的.
离心式抽水机:水泵在启动前,先往泵壳内灌满水,排出泵壳内的空气,使泵内中心部分
的气压小于外界大气压强,当启动后,叶轮在电动机的带动下高速旋转,泵壳里的水也随叶轮
高速旋转,同时被甩入出水管中,这时叶轮附近的压强减小,大气压使低处的水推开底阀,沿
着水管进入泵壳,进来的水再次被叶轮甩入出水管,这样一直循环下去,就不断把水抽到高处.
[设计意图] 关注社会和生活,思考大气压怎样服务于人类,并形成对知识进行应用的
意识.
1.宋代文豪范成大到峨眉山旅游时,发现在山顶“煮米不成饭”,这是由于山顶
( )
A.气压大沸点高
B.气压大沸点低
C.气压小沸点高
D.气压小沸点低
解析:本题考查液体沸点与气压的关系.液体沸点随液体表面气压的增大而升高.山顶上
的大气压较小,在山顶上烧饭时,水的沸点低,所以不易把米煮成饭.故选 D.
2.小明在玻璃杯内盛满水,杯口盖上一张硬纸片(不留空气),然后托住纸片,将杯子倒置
或倾斜,水都不流出,纸片也不掉下(如图所示).对整个探究活动的分析正确的是 ( )
A.探究的问题:大气压强有多大
B.探究的假设:大气对各个方向都有压强
C.探究的目的:研究水的重力与大气压力的关系6
D.探究的结论:大气向各个方向的压强相等
解析:由题图知,将杯口朝向不同方向,观察水和纸片的情况,这说明探究的假设是:大气
对各个方向都有压强,B 正确;由题图中器材无法完成 A,C,D 中的探究,故 A,C,D 均错.故选 B.
3.下列四幅图对应的与气体压强有关的说法中,与实际不符的是 ( )
解析:A.高压锅密封好,能增大锅内气压,使沸点升高,A 说法错误,符合题意;B.吸盘内
气压低于吸盘外大气压,吸盘在大气压力作用下被压在墙面上,B 说法正确,不符合题意;C.
马德堡半球实验证明了大气压的存在,C 说法正确,不符合题意.D.托里拆利最早测出了大气
压值,D 说法正确,不符合题意.故选 A.
4.如图所示,晓明用塑料管可以把盒中的牛奶吸到嘴里,这是由于 ( )
A.晓明对牛奶产生吸引力的作用
B.吸管本身有吸牛奶的作用
C.大气压作用在牛奶液面上的结果
D.牛奶压力的作用
解析:晓明先用力吸走吸管中的气体,使吸管中的气体压强小于大气压,塑料管中的牛奶
上表面受到吸管中气体向下的压强,下表面受到大气向上的压强,由于大气压强大于吸管中
的压强,所以把牛奶压到嘴里.故选 C.
5.文文同学在做托里拆利实验时,准确测得水银柱的高度为 750 mm,此时的大气压值为
Pa,
(填“高于”“低于”或“等于”)标准大气压.
解析:本题考查大气压强值的计算.根据 p=ρgh=13.6×103 kg/m3×9.8 N/kg×0.75
m=9.996×104 Pa.一个标准大气压是 760 mm 高水银柱,所以当时的气压略低于一个标准大气
压.
【答案】 9.996×104 低于7
一、大气压强的存在
1.大气对浸在其中的物体会产生力的作用,其作用效果称为大气的压强,简称大气压.
2.各个方向都存在.
二、大气压的大小
1.测量工具:气压计(金属盒气压计和水银气压计)
2.单位:Pa(帕斯卡),简称帕
3.大气压的变化:大气压随高度的增加而减小
4.标准大气压:1 标准大气压=760 毫米汞柱=1.01×105 帕
一、教材作业
【必做题】
教材第 43 页动手动脑学物理的 2,4,5 题.
【选做题】
教材第 43 页动手动脑学物理的 1,3 题.
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