第1課時(shí) 初步認(rèn)識(shí)大氣壓強(qiáng)(導(dǎo)學(xué)案)

1、第3節(jié) 大氣壓強(qiáng)第1課時(shí) 初步認(rèn)識(shí)大氣壓強(qiáng)7課題初步認(rèn)識(shí)大氣壓強(qiáng)課型新授課教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能1.知道大氣壓強(qiáng)的存在；了解大氣壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因;2.知道托里拆利實(shí)驗(yàn)的原理、過程和結(jié)論；3.知道標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的值.過程與方法1.學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究體會(huì)大氣壓強(qiáng)的存在，估測(cè)大氣壓強(qiáng)的大小，體會(huì)科學(xué)探究的過程.2.通過對(duì)托里拆利實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)和理解用液體壓強(qiáng)來研究大氣壓強(qiáng)的等效替代的科學(xué)方法.情感、態(tài)度與價(jià)值觀運(yùn)用大氣壓強(qiáng)的知識(shí)解釋生活、生產(chǎn)中的有關(guān)現(xiàn)象，使學(xué)生體會(huì)到物理知識(shí)與生活的密切聯(lián)系，具有用物理知識(shí)解釋日常生活現(xiàn)象的意識(shí).教學(xué)重點(diǎn)利用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證大氣壓強(qiáng)的存在.教具準(zhǔn)備多媒體課件、鐵桶、抽氣機(jī)、橡皮

2、碗、玻璃杯、紙板、水、優(yōu)酸乳紙盒（飲料紙盒、易拉罐均可）、吸管、塑料掛衣鉤、細(xì)針、廣口瓶、熟雞蛋、沙子、酒精棉花、注射器（帶橡皮帽）、刻度尺、鉤碼、彈簧測(cè)力計(jì)、鐵架臺(tái)、金屬盒氣壓計(jì)等.教學(xué)難點(diǎn)大氣壓強(qiáng)的估測(cè)和測(cè)定.教學(xué)課時(shí)1課時(shí)課前預(yù)習(xí)1.和液體一樣，空氣內(nèi)部朝各個(gè)方向都存在壓強(qiáng)，叫大氣壓強(qiáng)，簡(jiǎn)稱大氣壓.2.歷史上著名的證明大氣壓存在的實(shí)驗(yàn)是馬德堡半球?qū)嶒?yàn)；最先精確測(cè)出大氣壓強(qiáng)值的實(shí)驗(yàn)是托里拆利實(shí)驗(yàn)，測(cè)出的大氣壓相當(dāng)于0.76m高的水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)，通常把這樣大小的大氣壓叫做標(biāo)準(zhǔn)大氣壓.在粗略計(jì)算中，該氣壓可以取為105pA.鞏固復(fù)習(xí)教師引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)上一節(jié)內(nèi)容,并講解學(xué)生所做的課后作業(yè)(教師可

3、針對(duì)性地挑選部分難題講解),加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的鞏固.新課導(dǎo)入師：通過前面的學(xué)習(xí)，我們知道液體內(nèi)部朝各個(gè)方向都有壓強(qiáng)，這是由于液體能夠流動(dòng).空氣也能流動(dòng)，我們周圍是否存在朝各個(gè)方向的大氣壓強(qiáng)？你能舉出幾個(gè)實(shí)例或者做幾個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，來證實(shí)或否定大氣壓強(qiáng)的存在嗎？教師邊展示實(shí)驗(yàn)器材(鐵桶、抽氣機(jī))，邊說：我可以不用力擠壓就可以將鐵桶弄癟，你們信嗎？（學(xué)生懷疑.）教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn):(1)用抽氣機(jī)連接鐵桶口，并啟動(dòng)抽氣機(jī)，幾秒鐘后奇跡出現(xiàn)了鐵桶變癟了.備課筆記新課導(dǎo)入 (2)將兩個(gè)橡皮碗正對(duì)，擠出皮碗里的空氣，然后請(qǐng)兩名力氣大的同學(xué)上臺(tái)來用力拉橡皮碗，并向全班的同學(xué)介紹拉橡皮碗的感受.（學(xué)生費(fèi)了很大的勁才將橡

4、皮碗拉開）師：橡皮碗為什么拉不開？學(xué)生思考、討論:可能是因?yàn)榇髿鈮簭?qiáng)的作用.師：下面我們就一起來探索大氣壓強(qiáng).進(jìn)行新課知識(shí)點(diǎn)1 大氣壓強(qiáng)的存在教師引導(dǎo)學(xué)生分成三組，動(dòng)手實(shí)驗(yàn)探究，體會(huì)大氣壓強(qiáng):第一組：玻璃杯覆水實(shí)驗(yàn)；第二組：用吸管吸取優(yōu)酸乳紙盒中的空氣，發(fā)現(xiàn)紙盒變癟了.第三組：塑料掛衣鉤吸盤擠壓在光滑的瓷磚上，用力下拉，掛衣鉤吸盤靜止貼在瓷磚上且拉不開.然后用針將吸盤扎一小孔，發(fā)現(xiàn)掛衣鉤下落，根本不需要用力.學(xué)生交流體會(huì),得出結(jié)論：大氣壓強(qiáng)的確存在.板書：地球周圍被厚厚的大氣包圍著，空氣也像液體一樣受到重力的作用而且能夠流動(dòng)，因此空氣內(nèi)部向各個(gè)方向都有壓強(qiáng).師：最先證實(shí)大氣壓強(qiáng)存在的典型實(shí)驗(yàn)是

5、馬德堡半球?qū)嶒?yàn).下面請(qǐng)大家欣賞.（播放課件：馬德堡半球?qū)嶒?yàn))學(xué)生觀察、思考，體會(huì)大氣壓強(qiáng)不僅存在，而且很大.教師演示“瓶吞雞蛋”實(shí)驗(yàn)（在廣口瓶中放入一些沙子，將燃燒著的酒精棉花放入廣口瓶中，用剝了皮的熟雞蛋堵住瓶口，塞在瓶口的雞蛋被吞入瓶中），并提問：雞蛋為什么會(huì)被瓶子“吞吃”了呢？這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明了什么？那如何讓瓶子把雞蛋吐出來呢？學(xué)生觀察、思考，回答：是因?yàn)槠績(jī)?nèi)的空氣被燒盡，溫度降低后，瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)減小，外界大氣壓作用在雞蛋上把雞蛋壓入瓶中.教師在引導(dǎo)學(xué)生分析如何讓瓶子把雞蛋吐出來時(shí)，提醒學(xué)生運(yùn)用逆向思維，設(shè)法增大廣口瓶?jī)?nèi)部的大氣壓強(qiáng).知識(shí)點(diǎn)2 大氣壓的測(cè)量1.大氣壓的粗略測(cè)量師：剛才兩位同學(xué)

6、拉橡皮碗時(shí)用了很大的力，而馬德堡半球用了16匹馬才被拉開，由此可見，大氣壓強(qiáng)不但存在而且很大，那到底有多大呢？同學(xué)們能否設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)測(cè)量出來呢？請(qǐng)大家利用自己手中的器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行粗略測(cè)量.學(xué)生分組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究，估測(cè)大氣壓強(qiáng)的值.第一組：將兩個(gè)塑料掛衣鉤吸盤正對(duì)，然后擠出里面的空氣，用測(cè)力計(jì)測(cè)量出剛好拉開吸盤所用的力，根據(jù)二力平衡，拉力與大氣對(duì)吸盤的壓力相等，然后測(cè)出吸盤的面積，計(jì)算出大氣壓強(qiáng).第二組：將塑料掛衣鉤的吸盤緊壓在平玻璃板上，測(cè)出塑料掛衣鉤的直徑D，計(jì)算出塑料掛衣鉤的表面積S，用測(cè)力計(jì)測(cè)量出塑料掛衣鉤剛好被拉下的拉力F，利用公式p=4F/（D2）計(jì)算出大氣壓強(qiáng).備課筆記知識(shí)拓展

7、：大氣壓強(qiáng)的微觀解釋：因?yàn)闅怏w是由大量的做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的分子組成，而這些分子必然要與浸在空氣中的物體不斷地發(fā)生碰撞.每次碰撞，氣體分子都要給予物體表面一個(gè)沖擊力，大量空氣分子持續(xù)碰撞的結(jié)果就體現(xiàn)為大氣對(duì)物體表面的壓力，從而形成大氣壓.單位體積中含有的分子數(shù)越多，則相同時(shí)間內(nèi)氣體分子對(duì)物體表面單位面積上碰撞的次數(shù)越多，因而產(chǎn)生的壓強(qiáng)也就越大.進(jìn)行新課第三組：將注射器針筒內(nèi)的空氣排空，然后用橡皮帽堵住，豎直固定在鐵架臺(tái)上，在針筒下面掛鉤碼，記錄當(dāng)活塞剛好開始下滑時(shí)鉤碼的總重力F，估測(cè)針筒的橫截面積S，利用p=F/S公式計(jì)算大氣壓強(qiáng).各小組交流自己的設(shè)計(jì)思想、實(shí)驗(yàn)的步驟和測(cè)量結(jié)果,討論可能產(chǎn)生誤差的環(huán)

8、節(jié)，得出結(jié)論：上述方法的測(cè)量是粗略測(cè)量，不夠準(zhǔn)確.2.大氣壓的精確測(cè)量托里拆利實(shí)驗(yàn)師：在科學(xué)實(shí)驗(yàn)室里如此的測(cè)量是否可信？怎樣才能準(zhǔn)確地測(cè)量出大氣壓強(qiáng)的大??？學(xué)生思考、討論.師：從上面的覆杯實(shí)驗(yàn)可知，覆在玻璃杯上面的紙片之所以不會(huì)掉下來，是由于受到了大氣壓強(qiáng)的作用，如果換用一個(gè)足夠長(zhǎng)的杯子，充滿足夠高的水，紙片也不會(huì)掉下來嗎？教師引導(dǎo)學(xué)生利用二力平衡的知識(shí)分析，得出托起的水柱最高產(chǎn)生的壓強(qiáng)正好等于大氣壓強(qiáng)時(shí)，紙片就會(huì)下落（不計(jì)紙片的重力），因此，可以通過水柱的壓強(qiáng)計(jì)算出大氣壓強(qiáng).這就是托里拆利實(shí)驗(yàn)的原理(提醒學(xué)生這是等效替代法,以前我們也學(xué)習(xí)過，如在滑動(dòng)摩擦力的探究實(shí)驗(yàn)中).在分組實(shí)驗(yàn)中，大家測(cè)

9、量的大氣壓強(qiáng)值接近在105pA，那么，要產(chǎn)生這么大的壓強(qiáng)，需要多高的水柱呢？請(qǐng)大家計(jì)算.生：利用p=gh計(jì)算出水柱的高度h約為10m.師：這么高的水柱，我們操作起來容易進(jìn)行嗎？生：不方便.教師引導(dǎo)學(xué)生利用p=液gh進(jìn)行分析，在壓強(qiáng)一定時(shí)，密度大的液體，高度小，因此可換用密度大的水銀代替水進(jìn)行實(shí)驗(yàn).托里拆利正是選用液體中密度最大的水銀代替水進(jìn)行測(cè)量大氣壓值的實(shí)驗(yàn)，成為了世界上第一個(gè)最先較精確測(cè)量出大氣壓值的科學(xué)家.教師播放課件“托里拆利實(shí)驗(yàn)”,然后提出問題：（用多媒體展示，引導(dǎo)學(xué)生在觀看過程中思考、討論）思考題：（1）為什么要灌滿水銀？（2）管內(nèi)水銀面為什么會(huì)下降？（3）水銀下降后，管內(nèi)水銀柱的

10、上方是否有空氣？（4）水銀面下降了一段距離后為什么不再下降了？（5）怎樣通過計(jì)算得出大氣壓強(qiáng)的大??？教師可以適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生分析，加深理解.學(xué)生回答:(1)開始時(shí)將玻璃管內(nèi)灌滿水銀是為了排出玻璃管內(nèi)的空氣.(2)玻璃管倒置在水銀槽中放開手指后管內(nèi)水銀柱下降是因?yàn)樗y柱對(duì)水銀槽表面的壓強(qiáng)大于外界對(duì)水銀槽上表面的壓強(qiáng).(3)水銀下降一段距離后,管內(nèi)水銀柱的上方?jīng)]有空氣,是真空.（4）當(dāng)壓強(qiáng)相等時(shí),水銀面就不會(huì)再下降了,此時(shí)水銀槽外的大氣壓支撐著玻璃管內(nèi)一定高度的水銀.(5)管內(nèi)外水銀面高度差不再變化時(shí),管內(nèi)760mm的水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)就是大氣壓強(qiáng)的值.備課筆記小組問題探討：既然大氣壓強(qiáng)的確存在，那么我

11、們?nèi)粘s感覺不到，為什么？知識(shí)總結(jié)：大氣壓在我們周圍時(shí)時(shí)存在，而我們卻沒有感覺，這是因?yàn)槿梭w內(nèi)外空氣相通，身體各部位內(nèi)外所受的壓力相同；內(nèi)外平衡，所以在壓強(qiáng)不平衡時(shí)會(huì)表現(xiàn)出一些特殊的現(xiàn)象.方法總結(jié)：用水銀柱的高度差表示大氣壓強(qiáng)的大小，運(yùn)用了轉(zhuǎn)換法.進(jìn)行新課教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)液體壓強(qiáng)公式及密度值算出大氣壓強(qiáng)的值:p0=水銀gh=13.6103kg/m39.8N/kg76010-3m=1.013105pA.師：托里拆利進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),是在海平面附近完成的,通常把這樣的大氣壓叫做標(biāo)準(zhǔn)大氣壓p0.板書：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓強(qiáng)的值等于760mm汞柱(10.3m水柱),即1.013105pA.教師總結(jié)：托里拆利實(shí)驗(yàn)的幾點(diǎn)

12、疑問：（1）如果管子傾斜，管內(nèi)水銀柱的長(zhǎng)度會(huì)增加，豎直高度不會(huì)變，所以不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果.（2）因?yàn)樗y柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)跟水銀柱的粗細(xì)無關(guān)，所以把管子換成粗的或細(xì)的，管內(nèi)水銀的豎直高度不會(huì)改變，因此不會(huì)影響結(jié)果.（3）把管子換成比1米長(zhǎng)得多的管子，只要水銀柱上方保持真空，管內(nèi)水銀柱豎直高度就不會(huì)改變，因而不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果；若把管子換成比1米短得多的管子，如比76cm還短，則水銀將會(huì)充滿管子，高度隨管子長(zhǎng)度改變而改變，因此管內(nèi)水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)就不是大氣壓的值，這樣就無法測(cè)量了.（4）把管子在水銀中提起一點(diǎn)或插入一點(diǎn)，管內(nèi)水銀柱的豎直高度不會(huì)改變，所以不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果.（5）當(dāng)有少量空氣混入管中時(shí)，管內(nèi)水

13、銀面上方不再是真空的，這些空氣有一定的壓強(qiáng)作用在管內(nèi)水銀柱上面，會(huì)使水銀柱高度減小，混入的空氣越多，產(chǎn)生的壓強(qiáng)越大，管內(nèi)水銀柱越短，所以會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，使測(cè)量結(jié)果變小.師：1.013105pA到底有多大呢？請(qǐng)同學(xué)們估算大氣對(duì)指甲蓋的壓力有多少牛頓？相當(dāng)于多少千克的物體壓在了指甲上？同學(xué)們演算，一名同學(xué)板演.解：指甲蓋的面積約1cm2，即S=10-4m2，由p=F/S可知大氣產(chǎn)生的壓力F=pS=1.013105pA10-4m2=10.13N，相當(dāng)于1kg的物體壓在了指甲上.師：這么大的壓力，我們?yōu)槭裁锤杏X不到呢？生：因?yàn)榇髿鈮簭?qiáng)是朝各個(gè)方向的，大氣壓的作用互相抵消了. 例題1（用多媒體展示）小明

14、利用如圖所示的裝置，測(cè)量當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)的大小，他將測(cè)量結(jié)果匯報(bào)給物理老師，老師告訴他測(cè)量結(jié)果偏小.你知道小明測(cè)量結(jié)果偏小的原因可能是下面的( )A.玻璃管沒有豎直放置B.玻璃管頂部混入少量空氣C.水銀槽內(nèi)水銀液面太高D.玻璃管太粗，管內(nèi)的水銀太重解析：利用上述裝置測(cè)量大氣壓是利用大氣壓跟支持它的水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)相等的原理來測(cè)量的.水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)，只與水銀的密度和水銀柱高度兩個(gè)因素有關(guān)，而與玻璃管的粗細(xì)、玻璃管是否豎直放置、水銀槽內(nèi)水銀面高低等因素?zé)o關(guān).但是玻璃管頂部如混有空氣，管內(nèi)空氣會(huì)對(duì)水銀柱產(chǎn)生向下的壓強(qiáng)，使水銀柱的高度變小，因此導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果偏小.答案：B備課筆記進(jìn)行新課3.氣壓計(jì)師：標(biāo)準(zhǔn)

15、大氣壓的值是p0=1.013105pA.一般情況下,不同地點(diǎn),不同高度的大氣壓值是不同的.但在日常生活和生產(chǎn)中我們常常需要了解各地的氣壓和氣壓的變化,于是人們?cè)O(shè)計(jì)了用來測(cè)定大氣壓的儀器氣壓計(jì)(barometer).下面我們就主要介紹兩種氣壓計(jì):(1)水銀氣壓計(jì)構(gòu)造原理:實(shí)際上就是一個(gè)托里拆利實(shí)驗(yàn)裝置.只是在刻度尺上不是標(biāo)水銀柱與水銀槽中水銀面的高度差,而是標(biāo)與高度差對(duì)應(yīng)的大氣壓值,這樣就可以直接讀出大氣壓值.特點(diǎn):測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確,但攜帶不方便.(2)金屬盒氣壓計(jì)(無液氣壓計(jì))教師結(jié)合實(shí)物或模型引導(dǎo)學(xué)生了解金屬盒氣壓計(jì)各部分的構(gòu)造和功能.師：它的主要部分是一個(gè)抽成真空的金屬盒及與盒蓋中央相連的彈簧

16、片.盒的表面是波紋狀的,大氣壓變化時(shí),盒的厚度及彈簧片的彎曲程度隨著變化,通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)指針旋轉(zhuǎn),指示大氣壓強(qiáng)的值.(注：如果無液氣壓計(jì)的刻度盤上標(biāo)的不是大氣壓的值,而是高度,就成了航空,登山用的高度計(jì).)教學(xué)板書課堂小結(jié)通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道了大氣壓強(qiáng)的存在，還知道大氣壓強(qiáng)的測(cè)量方法，特別是托里拆利實(shí)驗(yàn).還了解了測(cè)量大氣壓的一些工具.教材習(xí)題解答1.人的血壓的正常值（收縮壓和舒張壓）大約是多少帕？自己查找資料進(jìn)行估算.2.1654年，在德國(guó)馬德堡市的廣場(chǎng)上曾經(jīng)做過一個(gè)著名的馬德堡半球?qū)嶒?yàn).人們把兩個(gè)銅制空心半球合在一起，抽去里面的空氣，用兩支馬隊(duì)向相反的方向拉兩個(gè)半球.當(dāng)兩側(cè)的馬匹達(dá)到

17、16匹時(shí)，才將半球拉開，并發(fā)出巨大的響聲.圖9.3-9為同學(xué)們利用直徑26cm的壓力鍋代替空心銅半球模擬馬德堡半球?qū)嶒?yàn)的情形.他們將壓力鍋拉開需要多大力？實(shí)際用力大小與計(jì)算的結(jié)果是否相同？請(qǐng)說出你的理由.備課筆記特別提醒：大氣壓強(qiáng)不能用公式p=gh來計(jì)算獲得，只能通過測(cè)量獲得.教材習(xí)題解答3.小明為家中的盆景設(shè)計(jì)了一個(gè)自動(dòng)供水裝置.如圖9.3-10，用一個(gè)塑料瓶裝滿水倒放在盆景盤中，瓶口剛剛被水浸沒.當(dāng)盤中的水位下降到使瓶口露出水面時(shí)，空氣進(jìn)入瓶中，瓶中就會(huì)有水流出，使盤中的水位升高，瓶口又被浸沒，瓶中的水不再流出.這樣盆景盤中的水位可以保持一定的高度.請(qǐng)問：是什么原因使得水不會(huì)全部流掉而能保

18、留在塑料瓶中？4.屋頂?shù)拿娣e是45m2，大氣對(duì)屋頂?shù)膲毫τ卸啻?？這么大的壓力為什么沒有把屋頂壓塌呢？1.解答：收縮壓是指心室收縮時(shí)，動(dòng)脈內(nèi)血壓升高所達(dá)到的最高值(俗稱高壓).舒張壓是指心室舒張時(shí)，動(dòng)脈內(nèi)血壓降低所達(dá)到的最低值(俗稱低壓).正常成人的血壓范圍：收縮壓：90140mmHg舒張壓：6090mmHg收縮壓超過140mmHg舒張壓超過90mmHg，即被診斷為高血壓.若某人低壓70mmHg，高壓為120mmHg，則低壓大約為0.92104pa，高壓大約為1.58104pa.2.解答：由p=F/S可得F=pS=1053.14(0.13)2N5.31103N.實(shí)際用力小于計(jì)算結(jié)果，因?yàn)閴毫﹀亙?nèi)可能還有少許空氣，實(shí)際用力可能為大氣壓力減去壓力鍋內(nèi)氣體壓力的差.3.解答：每次瓶?jī)?nèi)放出水后，對(duì)瓶口而言，瓶?jī)?nèi)的氣體壓強(qiáng)與瓶?jī)?nèi)水的壓強(qiáng)之和總是與瓶口受到的大氣壓相等，這樣就使得瓶口可以放出部分水后，又停止.4.解答：F=pS=45m2105pa=4.5106N屋頂上下方都分別受到向下和向上的大氣壓力，彼此平衡，所以不會(huì)把屋頂壓塌.難題解答例題2如圖所示，利用托里拆利實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量大氣壓強(qiáng)時(shí)，當(dāng)被玻璃管內(nèi)的水銀柱穩(wěn)定后，在玻璃管的頂部穿一小孔，