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1、大气的压强教案刘成军设计思想“大气的压强”是初中物理第二册内容,这节课是在学生掌握了压强的概念、压强的公式和单位、液体压强的特点和规律以及液体内部压强的公式之后,学习的又一压强方面的知识.这节课主要讲的是关于气体压强中大气压强的初步知识,与前面所学的固体压强,液体压强一起构成了一个相对完整的体系.通过这节课的学习,要求学生理解大气压强的存在和大气压强产生的原因,会用大气压强解释简单的现象,并且知道托里拆利实验说明了什么,知道大气压强的大小.由于学生在学习这节课之前已知道压强以及大气压强产生的原因,相对来说比较容易.但是,对于为什么能用托里拆利实验测出大气压强,托里拆利实验的原理是什么总是不能很
2、好地理解,这样导致与托里拆利实验相关的一些问题成为学生学习上的一个难点.为此,在这节课的教学中,笔者对这一部分的教学模式做了大胆的创新改进,即在使学生认识到大气存在压强之后,自己解决问题.学生在设计实验时,不断发现问题,不断改进实验,最后逐步引入到托里拆利实验.一、教学前的准备1.实验仪器天平,事先抽成真空的烧瓶,马德堡半球,抽气机,托里拆利实验整套装置,另外还有物理兴趣小组的学生在这节课之前自制的验证大气存在压强的四套实验装置(1)熟鸡蛋,瓶子,浸过酒精的棉花,火柴;(2)茶杯、硬纸片,水;(3)空易拉罐,面团,浸过酒精的棉花,火柴;(4)底部扎有几个孔的空可口可乐瓶.2.自制的cai课件二
3、、教学过程1.引入新课“这节课我们来学习大气的压强,在学习新课之前,请物理兴趣小组的同学表演四个魔术看不见的魔力.”实验1把浸过酒精的棉花用火柴点燃投入事先准备好的空瓶中,用剥了皮的熟鸡蛋堵住瓶口,稍后,鸡蛋被吸入瓶内.实验2给茶杯中装满水,盖上硬纸片,倒置过来发现水和硬纸片都不下落.实验3把浸过酒精的棉花用火柴点燃投入易拉罐中,稍后用面团封住易拉罐的口.发现易拉罐被压得变了形.实验4给底部扎有几个孔的空可乐瓶里灌入水,在把可乐瓶提出水面之前问学生水会不会流出来(有些学生回答会,有些学生回答不会).取出可乐瓶,通过控制瓶盖,使水一会儿流下来,一会儿又不流下来.引入新课“它们都来自于大气的魔力,
4、都是由大气压强产生的.”2.大气有压强提出问题为什么大气会有压强?实验5(教师做该实验)调节天平平衡,称出事先抽成真空的烧瓶的质量,放入空气后发现烧瓶一端下沉.分析实验上述实验中天平由平衡到失去平衡,说明空气有质量.空气也像液体那样,受到重力作用,而且能流动,因而空气内部向各个方向都有压强,这就是大气压强产生的原因.我们把大气对浸在它里面的物体的压强叫做大气压强.3.大气压强有多大提出问题:“既然大气有压强,那么大气压强有多大?”实验6(请学生配合做该实验)用抽气机将马德堡半球抽成接近真空,请几位力气较大的男同学上来用力拉开它,不行.吸入一些空气后,就可轻易拉开.分析实验(结合课件中所绘制的马
5、德堡半球剖面图分析为什么抽成真空的马德堡半球难以拉开,而内部有了空气的半球则轻易地就能拉开)该实验说明大气不仅有压强,大气的压强还很大.4.如何测量大气压强的大小引导学生复习前面压强大小的计算方法,提醒学生在物理学习中,有时公式、规律可以迁移,但切记不能不经过分析论证随意迁移.)引导学生理解在验证大气压强存在的实验中,如果能测出相应的物理量就能够测算出大气的压强.引导学生分析验证大气压强存在的实验中,如果某些物理量不易测定,可以想办法将实验装置做一定的改装,可以方便地测出这些物理量.引导学生分析各种改进了的实验装置在测算大气压强时有哪些不足之处,哪种方法更科学、更实用.通过学生自己分析、自己改
6、进实验装置,学生最后得出与托里拆利实验相近甚至相同的实验装置和实验方法,此时再告诉学生该实验叫托里拆利实验,因为最早是托里拆利用这样的实验测出大气压强的大小的.引导过程如下:(1)从瓶口吞鸡蛋这个实验我们可以想到,如果知道了大气施加给鸡蛋上半部分的压力f和鸡蛋上半部分的面积s,就可以利用公式算出大气压强.但这里的压强和面积不易测量,显然用这个实验装置无法测出大气压强.(2)从马德堡半球实验我们同样可以想到,如果知道了大气施加给半球的压力f和半球的面积s,就可以利用公式算出大气压强.这个压力f与刚好把半球拉开时的拉力的大小相等,测出拉力的大小就可以知道f的大小.由于圆形的表面积不方便计算,我们可
7、以把半球改装成正方体容器,这样面积s能较容易的测出.尽管利用这个实验的原理和装置可以测算出大气压强,但是,由于需要很大的拉力才能把半球拉开,而且刚好把半球拉开的力并不容易确定出来,所以上述实验缺乏可行性.(3)从倒置水杯实验我们可以想到,大气压强等于水杯内水的压强与杯底对水的压强之和.杯内水的压强可以很方便的测算出,但杯底对水的压强无法得到,显然用这样的实验装置无法测出大气压强.(4)从有孔的可乐瓶能装水这一实验我们可以想到,大气压强等于瓶内水的压强与瓶内水上方气体的压强之和.瓶内水的压强可以很方便的测算出,但瓶内水的上方气体的压强无法得到,显然用这样的实验装置也无法则出大气压强.(5)将上面
8、两个实验结合起来考虑,我们发现都是水上方的压强无法确定,那么,如果我们想办法让水上方的压强为零(这样容器顶不会对水产生压强),也不让水的上方有气体(这样就没有气体压强作用在水的上方),于是,只要我们测出水柱的高,算出水柱的压强,我们就能得到大气压强.(6)我们遇到新问题是,当我们试图把装水的容器上方抽成真空时,水面在不断地向上升,为了让水不接触容器顶,容器得不断地加长(放录像:抽出管中的空气时,可以把水抽到高达10m以上).显然,用这种方法来测大气压强必须要有足够长的管子和足够高的空间.在新的问题面前,我们考虑到在这样的装置下,大气压强等于液体的压强,而液体的压强与液体的高度和密度有关.在大气
9、压强不变的情况下,如果换用密度较大的液体,液体的高度应该会按比例降低.于是我们考虑把水换成水银,发现当水银上方抽成真空时,水银柱的高度不到1m,这证明我们的思路是正确的.另外,考虑到使用抽气机把液面上方的空气抽成真空既不方便,也不好实现,我们想到,先把长1m左右的玻璃管内装满水银,再将其倒置于水银槽内,这样,当管内水银面下降时,上方自然成为真空.这样的实验装置和实验步骤最早是由托里拆利设计的,所以把这样测定大气压强的实验叫做托里拆利实验.5.托里拆利实验实验7(教师做该实验)第一步:规范操作托里拆利实验全过程,得出此时此地的大气压强的值.第二步:倾斜玻璃管,让学生读出水银柱的竖直高度;第三步:
10、换用不同的内径的玻璃管做该实验,让学生读出所测大气压强的值.分析实验托里拆利实验中,水银柱液面的高度差与玻璃管内径的粗细、玻璃管是否倾斜无关.根据所测得的数值计算出当时当地的大气压强的值,并让学生了解在标准状况下,大气压强可支持760mmhg,此时对应的大气压强的值是1101105pa.6.讨论与练习讨论1大气压强这么大,为什么我们感觉不到?讨论2把装满水的量筒浸入水中,口朝图2下,抓住管底向上提,在筒口离开水面前,量筒露出水面的部分是空的?是有水,但不满?还是充满水?为什么?练习课后1、2题.7.小结本节课的主要内容是:(1)通过实验确定大气有压强;(2)托里拆利实验是历史上首次测定大气压强
11、的著名实验;(3)在标准状况下,测出的大气压强与760mmhg水银柱产生设计的思路本文的设计思想充分体现了教学理念是与素质教育的要求相一致的，在整节课中，从一开始学生演示的4个自制实验引入新课开始到问题的提出“为什么大气会有压强”，再到“天平失衡实验”得出大气有压强的原因以及马德堡半球实验让学生感受大气压强的大小，并引导学生复习前面压强的大小计算方法，始终把学生放在第一位，引导学生自己分析，发现某些物理量不易测定，可以想办法将实验装置做一定的改装，可以方便的测出这些物理量，层层深入，步步递进，最后得出了与托里拆利实验相近甚至相同的实验装置和方法，并在课堂中加入讨论“大气压强这么大，为什么我们感
12、觉不到？”，让学生联系生活实际，不仅充分发挥了学生探究学习的主动性，而且激发了学生探究知识奥秘的兴趣。我们知道，目前，探究式教学已经成为了新课程实施中培养学生科学探究能力，科学态度和科学精神，实现学习方式根本变革的一种重要教学模式。如何让学生更有效的参与课堂活动实践是实施探究式教学的一个重要目标，而作者的巧妙之处却是将学生的思维放活，让学生的课堂活动成为了一种积极主动的过程，整个课堂贯彻自然、社会和自我有机统一的原则，是一节综合实践活动课程，这也是我们众多教师在教学过程中应该积极借鉴的地方，让学生更有效的参与到课堂活动之中。从新课的引入采用学生自制的4个具有魔力的实验到课堂重点和难点知识的突破
13、，采用天平失衡、马德堡半球以及托里拆利实验，这些均是构建在坚实的实验基础之上的，这样充分调动了学生探究问题的兴趣，让学生学会思考，分析和解决问题，培养学生动手动脑能力，激发学生的求知欲，培养学生的开放式探究思维，并且作者在教学中借助于多媒体模拟演示现实生活中不易做的实验，让学生在动手的同时充分开拓自己的思维实现动脑的任务，这也是本案例的一个亮点。物理是一门以观察实验为基础的学科，观察和实验就会让学生产生强烈的学习兴趣，在物理教学中，教师要适当动手做实验，而且学生也应该做一些有趣的实验，而作者也是精心进行教学设计，让学生自己制作了4个有趣的实验来引入课程，自己将无法完成的托里拆利实验加以用多媒体
14、介绍，让学生从媒介体验实验，并让学生思索、探究原因，重新选用其他材料来设计完成实验，不断让学生实践、活动，将学生的学习兴趣始终调动起来，进而增强学生掌握知识的能力，正是将师生互动实验发挥的淋漓尽致。因此，做好物理实验和如何做物理实验是教学中很关键的。教案中敢于也善于改革创新，在介绍著名的托里拆利实验时，一反常规，在缜密分析的引导下，从无法到有法，由难办到易办，再由复杂到简单，尽可能减少非必要因素的干扰，最终创造一个环境，自然而然地将实验对象和操作过程理想化，以暴露事物的真相，这种科学思想的逻辑行程对学习科学理论培养科学素质是极为有益的，这也是本文的一道亮丽的风景线，而新课程课程教育的核心恰是创
15、新教育，用创新教育来全面实施素质教育。在实现创新教育的过程中，教师要用“教为主导，学为主题，疑为主线”的模式核心，即教学过程在教师先采用多媒体介绍实验，发现不能够在现实条件下去探究研究来做实验，从而引导学生发现压强与密度的大小有关，让学生采取其他方法，最终让学生发现思索换用密度较大的水银来做实验，让学生主动学习，课堂的主导活动是学生的活动，在本节课教案的设计中，教师的活动则是起到一种辅助作用，教师也成为了学生的合作者、引导者和参与者，融学生的各项活动之中，最终目的是让学生离开教师可以进行学习，在此教与学的双边活动中，既没有忽视教师的导，也没有忽视学生的学。学生作为学习的主体，是在教师引导下，自觉主动地学，创造性的完成学习任务，教学的真正目的是让学生通过知识的探索去获得研究、思维的方法，然后通过方法的获得以及运用方法探索、创造的过程，使学生形成对大自
