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1、大气的压强大气的压强教学案例教学案例新世纪学校新世纪学校 王军王军教材分析：教材分析：这节之前的内容为液体压力、压强的知识，本节内容相对比较独立，初中学生在这里学习后基本不再进行深入。学情分析：学情分析：学生已经学过压力、压强以及液体压强，对我们生活的空间存在空气也有一定了解。设计意图：设计意图：因为大气压是无形的，所以设计的意图在于引导学生去感受，有了亲身感受就会深刻体会大气压存在以及大小，进一步测量大气压的大小，进而了解大气压与我与生活的关系。教学目标：教学目标：1、 通过生活中的现象以及实验使学生能感受大气压的存在。2、 通过生活中的现象以及实验学生能感受大气压是非常大的。3、 知道大气
2、压是如何测量的，1 标准大气压=76 厘米水银柱=1.01105帕。4、 了解大气压产生的原因以及给我们生活带来的影响。重点：重点：1、 用大气压解释一些生活中的现象。2、 物体受各方向的大气压处于平衡。难点：难点：1、 大气压的测量2、 大气压对我们生活的影响，形成自然界是协调统一的观点。教具：教具：“可以吸”的螺蛳三盘，水杯和塑料片（每组各一付） ，真空吸盘挂钩（每组两个） ，马德堡半球实验仪器一套，长度约为 0.5m、1.0m、1.5m 的细水管（每组各一段） ，托里拆利实验仪一套。教学流程：教学流程：一、创设情景，导入新课一、创设情景，导入新课师：今天我给同学们带来了三盘可以吸着吃的螺
3、蛳，请三位同学比赛，看谁最快吸着吃完，其余同学作裁判。（教师话音刚落，很多同学举手要求参加比赛。教师选两女一男三位同学，组织这三位同学到讲台前进行比赛。 ） 现象：女生的两盘吸的很快，男生那一盘却一个也吸不出来 师：是不是男生吸螺蛳技术不如女生呢，还是话音没落，下面马上有男生接话：“肯定 是男生的那盘螺蛳有问题。”师：是吗？男生站起来回答：男生的那盘螺蛳没去尾，女生那盘去尾了。师：那么去尾了为什么容易吸出，而不去尾就不易吸出呢？男生：我们平时吃螺蛳就是去尾的，不去尾的吸不出来！一女生站起来：老师在问你为什么？男生茫然。师：请同学们阅读下列材料后，小组讨论完成问题。30 年前的 6 月 30 日
4、，三位出色的前苏联宇航员杜博罗沃里斯基、沃尔果夫和巴查耶夫为发展宇航事业，在太空献出了宝贵的生命。30 年后，俄罗斯劳动报记者果罗瓦切夫在标题为致命的几十秒一文中，揭出了 30 年前的悲剧原因。他在文中写道，如果当初的宇宙飞船设计师不过于自负的话，三位宇航员就不会因未穿宇航服而导致窒息死亡。1971 年 6 月 6 日，杜博罗沃里斯基、沃尔果夫和巴查耶夫顺利飞到了前苏联的“礼炮”号轨道空间站，并成了站上的第一批工作人员。6 月 30 日，完成了长达 3 个多星期的工作后，三位宇航员进入“联盟11”运载飞船准备返回地球。刚开始时飞行一切正常，但就在飞船即将进入大气层的一瞬间，座舱中与外界连接的通
5、风安全阀门忽然松开了。通常情况下，这个安全阀要等到飞船即将着陆时才自动松开，以便使舱内与外界的气压吻合，可此时飞船还未进入大气层呢！气压阀松动以后，飞船上的通气小窗口快速地一关一合，飞船内的空气也迅速的向太空中散去，飞船内的气压在 20 秒钟内从 900 毫米汞柱一下子降到了 500 毫米汞柱，1 分钟之后气压表上的水银柱降至 170 毫米！卡马宁将军在发表的日记中这样写道：在飞船出现漏气现象 4 秒钟之后，杜博罗沃里斯基每分钟吸气的次数就达到了 48 次，而正常人应为 16 次，也就是说，这时的杜博罗沃里斯基几乎进入了濒死状态。这样的状态只持续了不到半分钟，可怕的死亡便降临了。卡马宁将军说，
6、宇航员们抵达地面后，医生们采用了多种急救措施，对三人进行了长时间的抢救，但却回天乏力，终于没能挽回他们的生命。医生们在尸检中发现，三位宇航员的濒死症状几乎完全相同，他问都有脑溢血、肺部充血，耳鼓膜破损和血痰的迹象。而如果他们当时穿上了宇航服，这个悲剧完全可以避免的。继三位宇航员的悲剧发生后，历史上再未出现过不穿宇航服乘坐宇宙飞船的做法。问题：1、太空和地球表面有什么区别？2、事故的原因是什么？3、医生对三位宇航员尸检时发现的濒死症状说明了什么？4、你认为宇航服的设计应考虑什么？小组间讨论交流。其其实实相关的科学相关的科学现现象中外科学家早已象中外科学家早已进进行了研究并有行了研究并有记载记载：
7、 ：科学史介绍：科学史介绍：春秋时人严喜在其所著关尹子一书中最先提到了气压现象：“瓶存二窍，以水实之。倒，泻；闭一，则水不下。”其后，唐代的王冰在素问的注释中谈到同一现象：“虚管满，捻上悬之，水固不泄，”同时他提到了相反的另一种现象：“空瓶小口，顿溉不入。”其中的道理是什么呢?王冰解释说，前一种现象是由于气不能升入管中，所以管中的水不下降；后一种现象是由于小口瓶中的气出不来，所以水进不去。阐述了空气的物质存在，描述了大气压现象。师：要认识这个自然现象也不难，让我们通过下面的探究来理解这个问题。二、探究过程二、探究过程1、 感受大气压的存在以及方向【活动 1】：覆杯实验 （如图 1）每组学生合作
8、完成，先在杯中装满水，在杯口放上塑料片，把杯子倒立，水不会流出，把杯口向个方向转，水不会流出。小组交流：描述实验现象。解释原因。（学生都能说出是空气把水托住的，教师引出大气产生的压强为大气压。在解释“杯口向各方向转，水不会流出”时，教师要引导学生得出大气压向各个方向。 ）师：大气压是怎么产生的？（引导学生与液体压强相比较）【活动 2】：吸盘实验 带着以下两个问题进行实验：吸在什么地方比较牢固？如何操作比较牢固？小组交流：实验结果。解释原因。 （教师注意引导：关键在于挤出里面的空气，接触面不漏气，里面没有空气，外面的大气压把 吸盘紧紧的压在物体表面）师：哪位同学可以来解释吸螺蛳比赛女生胜了呢？同
9、学们纷纷举手（其中男生举手特别 多）。生 1：受大气压作用（“耶”，显然同学们不满意这种笼统解释）。生 2：我觉得去尾的螺蛳口对人口，尾部受大气压作用，而没去尾的螺蛳口对人口，尾 部不受大气压作用。（同学们沉默表示同意）教师开始用多媒体模型来展示人吸螺蛳的过程，同学们释然。2、 感受大气压的大小科学史介绍：科学史介绍：在 17 世纪那个时候，德国有一个热爱科学的市长，名叫格里克他是个博学多才的军人，从小就喜欢听听伽利略的故事；爱好读书，爱好科学；一直读到莱比锡大学1621 年又到耶拿大学攻读法律；1623 年，再到莱顿大学钻研数学和力学他读了三所大学，知识面很广，上知天文，下识地理；什么数理、
10、法律、哲学工程等等，无所不知，无所不通因此，他能在军旅中过活；又可在政界中立足；更能在科学界发言他是 1631 年入伍，在军队中担任军械工程师，工作很出色后来，投身政界，1646 年当选为马德堡市市长无论在军旅中，还是在市府内，都没停止科学探索1654 年，他听到托里拆利的事儿，又听说还有许多人不相信大气压；还听到有少数人在嘲笑托里拆利；再听说双方争论得很激烈，互不相让，针锋相对因此，格里克虽在远离意大利的德国，但很抱不平，义愤填膺他匆匆忙忙找来玻璃管子和水银，重新做托里拆利这个实验，断定这个实验是准确无误的；再将一个密封完好的木桶中的空气抽走，木桶就“砰！”的一声被大气“压”碎了！有一天，他
11、和助手做成两个半球，直径 14 英寸，即 30 多厘米，并请来一大队人马，在市郊做起“大型实验”这年 5 月 8 日的这一天，美丽的马德堡市风和日丽，晴空万里，十分爽朗，一大批人围在实验场上，熙熙嚷嚷十分热闹有的说这样，有的说那样；有的支持格里克，希望实验成功；有的断言实验会失败；人们在议论着，在争论着；在预言着；还有的人一边在大街小巷里往实验场跑，一边高声大叫：“市长演马戏了！市长演马戏了”格里克和助手当众把这个黄铜的半球壳中间垫上橡皮圈；再把两个半球壳灌满水后合在一起；然后把水全部抽出，使球内形成真空；最后，把气嘴上的龙头拧紧封闭这时，周围的大气把两个半球紧紧地压在一起格里克一挥手，四个马
12、夫牵来八匹高头大马，在球的两边各拴四匹格里克一声令下，四个马夫扬鞭催马、背道而拉！好像在“拔河”似的图 1“加油！加油！”实验场上黑压压的人群一边整齐地喊着，一边打着拍子4 个马夫，8 匹大马，都搞得浑身是汗但是，铜球仍是原封不动格里克只好摇摇手暂停一下然后，左右两队，人马倍增马夫们喝了些开水，擦擦头额上的汗水，又在准备着第二次表现格里克再一挥手，实验场上更是热闹非常16 匹大马，死劲抗拉，八个马夫在大声吆喊，挥鞭催马实验的上的人群，更是伸长脖子，一个劲儿地看着，不时地发出“哗！哗！”的响声突然，“啪！”的一声巨响，铜球分开成原来的两半，格里克举起这两个重重的半球自豪地向大家高声宣告：“先生们
13、！女士们！市民们！你们该相信了吧！大气压是有的，大气压力是大得这样厉害！这么惊人！”实验结束后，仍有些人不理解这两个半球为什么拉不开，七嘴八舌地问他，他又耐心地作着详尽的解释：“平时，我们将两个半球紧密合拢，无须用力，就会分开这是因为球内球外都有大气压力的作用；相互抵消平衡了好像没有大气作用似的今天，我把它抽成真空后，球内没有向外的大气压力了，只有球外大气紧紧地压住这两个半球”通过这次“大型实验”，人们都终于相信有真空；有大气；大气有压力；大气压很惊人，但是，为了这次实验，格里克市长竟花费了 4 千英镑【活动 3】：吸盘对拉实验每组两位学生合作完成，把两个吸盘对压挤出里面的空气，然后对拉，发现
14、比较难拉开。师：要拉开小小两个吸盘都比较费力，这是为什么？生：可能是大气压力比较大。师：如果吸盘比较大又如何呢？【活动 4】：马德堡半球实验。教师把两个半球分开，让同学们观察，演示合上半球时很轻松就可以把它拉开，然后抽去里面的空气，组织同学分两组对拉两个半球。师：怎样很轻松的把半球分开？生：让空气进去。师：从这个实验中我们可以知道大气压的什么特点？生：非常大。3、 探究大气压的大小【活动 5】：大气压托水柱实验（每组学生往长短不一的水管里灌满水，用手指封住水管的一端，提起这一端，可以形成一段水柱。 ）师：这段水柱为什么没有掉下来？生：是大气压把它托上去的。师：说明大气压可以托起比较高的水柱。我
15、们已经用了 1.5m 的水管了，如果增加管子的长度，实验测量很不方便，如何解决这个问题？请同学们讨论。（提示：液体压强与液体的密度有关）学生讨论后得出：用水银科学史介绍：科学史介绍：对大气压力的理论认识，直到著名的托里拆利(16081647)真空实验完成时，才得到完整的科学的解释。h1644 年，托里拆利和伽利略的另一位学生维维安尼在一起进行实验研究，他们用汞代替水进行实验，认为比水重 14 倍的汞大约只能升起水柱的 114。将玻璃管装满汞后倒置于盛汞容器中，玻璃管上端就获得“托里拆利真空”。与此管对比的还有另一个上面带圆玻璃泡的玻璃管，托里拆利原来猜想容积大的真空应有较大的“真空阻力”，但两
16、管的水银柱却等高。在 1644 年他给罗马 M.里奇的信中说：“我们是生活在大气组成的海底之下的。实验证明它的确有重量”“我们看到：一个真空的空间形成了它是外在的并且是来自外界的”“它们的设计不仅要造出真空，而且要造出可以指明气压变化的仪器。”这一实验之所以能率先在意大利做成功，还因为罗马和佛罗伦萨在当时的吹制玻璃器皿的技术最先进。这个实验传到西欧后随即引起了帕斯卡、盖利克等人对大气压的研究热潮。演示：托里拆利实验（在实验过程中，教师要点出操作的关键点，灌满水银，封住管口，倒立放入水银槽，放开手指。 ）分组讨论：管子顶部有什么？如何测出大气压？猜想管子倾斜后，水银的高度怎么变？交流后教师演示：请学生测量水银柱的高度。倾斜管子，发现高度不 变。1 标准大气压=76 厘米水银柱=1.01105帕。【教学反思】： 案例中教师采用了实验激趣，演示“过程”，导入“探究”等教学方法。本节课按照“感 受大气压的存在感受大气压的大小测量大气
