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1、“大气压强一课实验改进与创新研究摘要：利用生活中的常见器材，对传统的瓶吞蛋实验和覆杯实验进行实验改进，并引导学生用多种实验方案粗测大气压值，发散学生的创新思维.关键词：实验改进;实验创新;缺乏;优势;实验细节1实验改进与创新背景“大气压强是鲁教版初中物理八年级下册的内容，由于大气特殊的存在形式看不见摸不着，学生理解起来比较抽象，为了证明大气压强的存在，帮助学生直观，形象的认识和理解大气压强，本节课需要通过大量演示实验感知大气压的存在，但传统的瓶吞蛋实验，实验现象的时间很短，不易观察，覆杯实验易让学生产生错解，认为卡片不掉落是因为被水黏住的，所以要对这两个传统实验进行改进.虽然托里拆利实验已准确
2、测出了大气压的值，但是水银有毒，不能进行分组实验.考虑到初中生具有强烈的好奇心，求知欲和表现欲，喜欢动手和动脑，所以尝试利用生活中的常见物品，对本节课粗测大气压的方案进行实验创新.2实验创新研究2.1创新实验一：水往高处流2.1.1实验目的打破以往“水往低处流的经验主义，引起学生的认知冲突，激发学生强烈的求知欲.2.1.2实验器材输液玻璃瓶，输液管，水槽，100ml容积的注射器2.1.3操作方法将输液玻璃瓶、输液管、注射器如图1所示组装好，用注射器将玻璃瓶中的气体抽出一局部，关闭活塞，然后将输液管插入水槽中，翻开活塞，可以观察到水像喷泉一样喷入瓶中如图2所示，及时提问：“是什么力量使水从低处流
3、向高处呢？引入课题.课后拓展：闲置管的作用，翻开活塞开关，刚开始水往外流，但是过一会水不向外流了如图3所示，再翻开上边的扣，水继续流出如图4所示，学生易明白输液装置闲置管的作用.2.1.4实验细节1提前将注射器的活塞在热水中浸泡一会儿，可以提高装置的气密性.2用带扣输液器代替有闲置管的输液器，增加实验的神秘感，操作方便和讲解闲置管的作用.2.2创新实验二：粗测大气压2.2.1实验目的学生分组粗测大气压值，经历科学探究过程，多种实验方案发散思维.2.2.2传统实验的缺乏虽然托里拆利实验已经准确测出大气压的大小，但水银有毒，学生不能进行分组实验，学生缺少探究测量大气压值的体验.传统实验借助的是弹簧
4、测力计，玻璃板，吸盘和刻度尺，需要测出吸盘的面积和吸盘脱落瞬间弹簧测力计的读数，但吸盘脱落瞬间时间非常短，读数不准确;吸盘脱落瞬间的面积远小于吸盘的面积，误差非常大;实验室中弹簧测力计的量程最大为10N，量程缺乏.这些因素会导致学生不能亲自测量大气压的大小，非常遗憾.2.2.3创新实验1实验器材：体重秤量程90kg、大水桶、水、玻璃板、吸盘、电子秤量程50kg.2小组设计实验方案如下：方案一：将吸盘蘸水后挤压在桌面上，用电子秤竖直向上拉吸盘，吸盘刚好脱落时读出示数F拉，此时大气压力等于拉力，用刻度尺测出吸盘脱落时的直径，从而算出吸盘脱落时的横截面积S;根据p=F拉S算出大气压强.方案二：将吸盘
5、蘸水后用力擠压在玻璃板上，吸盘上挂一个塑料桶，不断的往桶里加水，当吸盘刚好脱落时，用体重秤测出桶和水的总质量m，根据G=mg求出水和桶的总重，此时大气压力等于重力;根据p=GS算出大气压强.方案三：读出注射器带刻度的容积V，用刻度尺测出带刻度局部的长度L，那么面积S=VL，将注射器活塞推到底部，空拉活塞，读出活塞刚好被拉动时的最大静摩擦力为f最大静，再将活塞推到注射器底部，堵住小孔，活塞刚好拉动时读出拉力F拉，那么大气压力F压=F拉-f最大静，根据p=F拉-f最大静LV计算出压强.3进行实验并收集数据2.2.4实验细节1改进实验器材用电子秤代替弹簧测力计，电子秤量程较大，吸盘脱落瞬间直接显示示
6、数，易读数;2进一步减小实验误差精算吸盘面积吸盘外侧一圈内外大气压相通，测量时要去除这局部面积如图11所示.大气压力作用的这局部吸盘的面积在吸盘脱落瞬间是变化的，用坐标纸屡次实验得到拉动瞬间时的面积内圈面积如图12所示，大大减小了实验误差.测量最大静摩擦力方案三中，活塞被拉动瞬间不仅存在拉力和大气压力，还有最大静摩擦力，空拉时测出最大静摩擦力，在很大程度上减小了实验误差.3实验改进研究3.1改进实验一：瓶吞蛋实验3.1.1实验目的证明大气压强的存在，使实验效果更明显.3.1.2传统实验的缺乏之处传统实验用广口瓶和鸡蛋进行实验，实验现象时间较短，来不及观察就结束了;其次广口瓶受热不均匀，不能向瓶
7、底浇热水取出鸡蛋，鸡蛋不能重复利用，造成资源浪费.3.1.3改进后实验过程先将烧瓶浸没在热水中片刻，放上鹌鹑蛋，再浸没在凉水中，可以看到蛋慢慢的向下运动，最后被“吞入瓶中如图13所示;再将烧瓶倒置在铁架台上，向烧瓶底部浇热水，蛋又会慢慢“吐出来如图14所示.3.1.4实验细节1蛋要新鲜，最好提前浸泡在热水中，减小“吞吐时的摩擦力.2冷热水温差要大一些.3.2改进实验二：覆杯实验3.2.1实验目的纠正学生的错误认识，证明大气压强的存在.3.2.2改进后实验过程实验器材借助注射器、废弃的卡片进行实验.如果卡片是被水黏住的，堵住小孔和松开小孔卡片都应该不掉落.实验现象：堵住注射器顶端小孔，卡片不下落
8、;松开堵住的手，卡片下落如图15所示.实验现象有力地证明了大气压的存在，纠正了卡片是被水黏住的错误认识.3.2.3实验细节要想证明卡片不是被水黏住的，只需在瓶的底部打一小孔即可，用针在纸杯底部扎小孔，但是纸杯较软，手握纸杯中部会使纸杯变形，挤压导致卡片掉落.扎孔瞬间，卡片很快掉落，学生可能会认为扎孔的力量使卡片掉落，实验效果不好如图16所示，最后选择注射器克服以上问题.另外，卡片纸太薄被水浸湿后容易变软，塑料卡倾斜时摩擦力较小易掉落，实验效果不好，所以选择硬卡纸进行实验.4实验改进与创新的优势4.1取材容易，可操作性强实验所用器材均为日常生活用品，简单易得，可操作性强，让学生体会到物理与生活是
9、密不可分的.4.2注意细节，减小误差粗测大气压的方案中，去除吸盘面积的变化和最大静摩擦力，大大减小了实验误差.4.3多种方案，发散思维小组分享不同大气压的测量方案，使同学们掌握了更多测量大气压的方法.参考文献：【1】俞永年.粗测大气压强实验改进J.教育与装备研究，2021，3307：73-75.【2】琚晓敏.浅谈对大气压强实验改进J.新课程中学，202103.【3】南景宇，徐舒宏.大气压强实验改进二那么J.物理教学探讨，202106：50.【4】赵嘉宇.估测大气压强值的实验改进和创新J.农村青少年科学探究，2021Z1：63.【5】张木宏.浅谈如何用实验方法估测大气压强的值J.中学物理，2021，3324：45-46.
