八年級物理下冊-第1課時 初步認(rèn)識大氣壓強(qiáng)（教學(xué)設(shè)計）

第1課時初步認(rèn)識大氣壓強(qiáng)【教學(xué)目標(biāo)】一、學(xué)問與技能1.知道大氣壓強(qiáng)的存在；了解大氣壓強(qiáng)產(chǎn)生的緣由;2.知道托里拆利試驗的原理、過程和結(jié)論；3.知道標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的值.二、過程與方法1.學(xué)生進(jìn)行試驗探究體會大氣壓強(qiáng)的存在，估測大氣壓強(qiáng)的大小，體會科學(xué)探究的過程.2.通過對托里拆利試驗的學(xué)習(xí)，使學(xué)生認(rèn)識和理解用液體壓強(qiáng)來研究大氣壓強(qiáng)的等效替代的科學(xué)方法.三、情感、態(tài)度與價值觀運用大氣壓強(qiáng)的學(xué)問解釋生活、生產(chǎn)中的有關(guān)現(xiàn)象，使學(xué)生體會到物理學(xué)問與生活的密切聯(lián)系，具有用物理學(xué)問解釋日常生活現(xiàn)象的意識.【教學(xué)重點】利用試驗驗證大氣壓強(qiáng)的存在.【教學(xué)難點】大氣壓強(qiáng)的估測和測定.【教具預(yù)備】多媒體課件、鐵桶、抽氣機(jī)、橡皮碗、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、彈簧測力計、鐵架臺、金屬盒氣壓計等.【教學(xué)課時】1課時【鞏固復(fù)習(xí)】老師引導(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)(老師可針對性地選擇部分難題講解),加強(qiáng)學(xué)生對學(xué)問的鞏固.【新課引入】師通過前面的學(xué)習(xí)，我們知道液體內(nèi)部朝各個方向都有壓強(qiáng)，這是由于液體能夠流淌.空氣也能流淌，我們四周是否存在朝各個方向的大氣壓強(qiáng)？你能舉出幾個實例或者做幾個簡潔的試驗，來證明或否定大氣壓強(qiáng)的存在嗎？老師邊展示試驗器材(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.）老師進(jìn)行試驗:(1)用抽氣機(jī)連接鐵桶口，并啟動抽氣機(jī)，幾秒鐘后奇跡毀滅了——鐵桶變癟了.(2)將兩個橡皮碗正對，擠出皮碗里的空氣，然后請兩名力氣大的同學(xué)上臺來用力拉橡皮碗，并向全班的同學(xué)介紹拉橡皮碗的感受.（學(xué)生費了很大的勁才將橡皮碗拉開）師橡皮碗為什么拉不開？學(xué)生思考、討論:可能是因為大氣壓強(qiáng)的作用.師下面我們就一起來探究大氣壓強(qiáng).【進(jìn)行新課】學(xué)問點1大氣壓的存在老師引導(dǎo)學(xué)生分成三組，動手試驗探究，體會大氣壓強(qiáng):第一組：玻璃杯覆水試驗；第二組：用吸管吸取優(yōu)酸乳紙盒中的空氣，發(fā)覺紙盒變癟了.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)覺掛衣鉤下落，根本不需要用力.學(xué)生交流體會,得出結(jié)論：大氣壓強(qiáng)的確存在.板書：地球四周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淌，因此空氣內(nèi)部向各個方向都有壓強(qiáng).師最先證明大氣壓強(qiáng)存在的典型試驗是馬德堡半球試驗.下面請大家觀賞.（播放課件：馬德堡半球試驗)學(xué)生觀察、思考，體會大氣壓強(qiáng)不僅存在，而且很大.老師演示“瓶吞雞蛋”試驗（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：雞蛋為什么會被瓶子“吞吃”了呢？這個試驗說明了什么？那如何讓瓶子把雞蛋吐出來呢？學(xué)生觀察、思考，回答：是因為瓶內(nèi)的空氣被燒盡，溫度降低后，瓶內(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.老師在引導(dǎo)學(xué)生分析如何讓瓶子把雞蛋吐出來時，提示學(xué)生運用逆向思維，設(shè)法增大廣口瓶內(nèi)部的大氣壓強(qiáng).學(xué)問點2大氣壓的測量1.大氣壓的粗略測量師剛才兩位同學(xué)拉橡皮碗時用了很大的力，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)計一個試驗測量出來呢？請大家利用自己手中的器材設(shè)計試驗進(jìn)行粗略測量.學(xué)生分組設(shè)計試驗進(jìn)行探究，估測大氣壓強(qiáng)的值.第一組：將兩個塑料掛衣鉤吸盤正對，然后擠出里面的空氣，用測力計測量出剛好拉開吸盤所用的力，依據(jù)二力平衡，拉力與大氣對吸盤的壓力相等，然后測出吸盤的面積，計算出大氣壓強(qiáng).第二組：將塑料掛衣鉤的吸盤緊壓在平玻璃板上，測出塑料掛衣鉤的直徑D，計算出塑料掛衣鉤的表面積S，用測力計測量出塑料掛衣鉤剛好被拉下的拉力F，利用公式p=4F/（πD2）計算出大氣壓強(qiáng).第三組：將注射器針筒內(nèi)的空氣排空，然后用橡皮帽堵住，豎直固定在鐵架臺上，在針筒下面掛鉤碼，記錄當(dāng)活塞剛好開始下滑時鉤碼的總重力F，估測針筒的橫截面積S，利用p=F/S公式計算大氣壓強(qiáng).各小組交流自己的設(shè)計思想、試驗的步驟和測量結(jié)果,討論可能產(chǎn)生誤差的環(huán)節(jié)，得出結(jié)論：上述方法的測量是粗略測量，不夠準(zhǔn)確.2.大氣壓的精確測量——托里拆利試驗師在科學(xué)試驗室里如此的測量是否可信？怎樣才能準(zhǔn)確地測量出大氣壓強(qiáng)的大?。繉W(xué)生思考、討論.師從上面的覆杯試驗可知，覆在玻璃杯上面的紙片之所以不會掉下來，是由于受到了大氣壓強(qiáng)的作用，假如換用一個足夠長的杯子，布滿意夠高的水，紙片也不會掉下來嗎？老師引導(dǎo)學(xué)生利用二力平衡的學(xué)問分析，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，紙片就會下落（不計紙片的重力），因此，可以通過水柱的壓強(qiáng)計算出大氣壓強(qiáng).這就是托里拆利試驗的原理(提示學(xué)生這是等效替代法,以前我們也學(xué)習(xí)過，如在滑動摩擦力的探究試驗中).在分組試驗中，大家測量的大氣壓強(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？請大家計算.生：利用p=ρgh計算出水柱的高度h約為10m.師這么高的水柱，我們操作起來簡潔進(jìn)行嗎？生：不便利.老師引導(dǎo)學(xué)生利用p=ρ液gh進(jìn)行分析，在壓強(qiáng)確定時，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)行試驗.托里拆利正是選用液體中密度最大的水銀代替水進(jìn)行測量大氣壓值的試驗，成為了世界上第一個最先較精確測量出大氣壓值的科學(xué)家.老師播放課件“托里拆利試驗”,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)水銀面為什么會下降？（3）水銀下降后，管內(nèi)水銀柱的上方是否有空氣？（4）水銀面下降了一段距離后為什么不再下降了？（5）怎樣通過計算得出大氣壓強(qiáng)的大??？老師可以適當(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)水銀柱下降是因為水銀柱對水銀槽表面的壓強(qiáng)大于外界對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,水銀面就不會再下降了,此時水銀槽外的大氣壓支撐著玻璃管內(nèi)確定高度的水銀.(5)管內(nèi)外水銀面高度差不再變化時,管內(nèi)760mm的水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)就是大氣壓強(qiáng)的值.老師引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)液體壓強(qiáng)公式及密度值算出大氣壓強(qiáng)的值:p0=ρ水銀gh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×760×10-3m=1.013×105Pa.師托里拆利進(jìn)行試驗時,是在海平面四周完成的,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760mm汞柱(10.3m水柱),即1.01×105Pa.老師總結(jié)：托里拆利試驗的幾點疑問：（1）假如管子傾斜，管內(nèi)水銀柱的長度會增加，豎直高度不會變，所以不會影響試驗結(jié)果.（2）因為水銀柱產(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轉(zhuǎn)變，因此不會影響結(jié)果.（3）把管子換成比1米長得多的管子，只要水銀柱上方保持真空，管內(nèi)水銀柱豎直高度就不會轉(zhuǎn)變，因而不會影響試驗結(jié)果；若把管子換成比1米短得多的管子，如比76cm還短，則水銀將會布滿管子，高度隨管子長度轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)變，因此管內(nèi)水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)就不是大氣壓的值，這樣就無法測量了.（4）把管子在水銀中提起一點或插入一點，管內(nèi)水銀柱的豎直高度不會轉(zhuǎn)變，所以不影響試驗結(jié)果.（5）當(dāng)有少量空氣混入管中時，管內(nèi)水銀面上方不再是真空的，這些空氣有確定的壓強(qiáng)作用在管內(nèi)水銀柱上面，會使水銀柱高度減小，混入的空氣越多，產(chǎn)生的壓強(qiáng)越大，管內(nèi)水銀柱越短，所以會影響試驗結(jié)果，使測量結(jié)果變小.師1.013×105Pa到底有多大呢？請同學(xué)們估算大氣對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=p·S=1.013×105Pa×10-4m2=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：因為大氣壓強(qiáng)是朝各個方向的，大氣壓的作用互相抵消了.例題（用多媒體展示）小明利用如圖所示的裝置，測量當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)的大小，他將測量結(jié)果匯報給物理老師，老師告訴他測量結(jié)果偏小.你知道小明測量結(jié)果偏小的緣由可能是下面的()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)空氣會對水銀柱產(chǎn)生向下的壓強(qiáng)，使水銀柱的高度變小，因此導(dǎo)致測量結(jié)果偏小.答案：B3.氣壓計師標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的值是p0=1.013×105Pa.一般情況下,不同地點,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,于是人們設(shè)計了用來測定大氣壓的儀器——氣壓計(barometer).下面我們就主要介紹兩種氣壓計:(1)水銀氣壓計構(gòu)造原理:實際上就是一個托里拆利試驗裝置.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)與高度差對應(yīng)的大氣壓值,這樣就可以直接讀出大氣壓值.特點:測量結(jié)果準(zhǔn)確,但攜帶不便利.(2)金屬盒氣壓計(無液氣壓計)老師結(jié)合實物或模型引導(dǎo)學(xué)生了解金屬盒氣壓計各部分的構(gòu)造和功能.師它的主要部分是一個抽成真空的金屬盒及與盒蓋中央相連的彈簧片.盒的表面是波紋狀的,大氣壓變化時,盒的厚度及彈簧片的彎曲程度隨著變化,通過傳動機(jī)構(gòu)帶動指針旋轉(zhuǎn),指示大氣壓強(qiáng)的值.(注：假如無液氣壓計的刻度盤上標(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.)【老師結(jié)束語】大家通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，收獲確實不少，我們共同學(xué)習(xí)了大氣壓強(qiáng)的學(xué)問，知道了我們生活的空氣中存在大氣壓強(qiáng)，而且知道了測量大氣壓強(qiáng)的一些方法.好，感謝大家！課后作業(yè)完成本課時對應(yīng)練習(xí).1.在本節(jié)課教學(xué)的過程中，始終把學(xué)生是教學(xué)的主體放在第一位.因此，在設(shè)計和組織教學(xué)的過程中，以學(xué)生活動和試驗探究為主線，引導(dǎo)學(xué)生通過多媒體課件、試驗等來主動發(fā)覺問題,搜集證據(jù),分析有關(guān)信息和資料，建立良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，從而培育學(xué)生的觀察能力、動手能力，使學(xué)生學(xué)會自主學(xué)習(xí)，培育學(xué)生的創(chuàng)新意識.2.在課堂教學(xué)中學(xué)生的思維活動必需是有目的性的思維，要達(dá)目的必需借助于外界的刺激作用，在“做中學(xué)”，將學(xué)生