大氣壓與人類生活
“信息瀏覽 馬德堡半球實驗”可以在活動1完成后,由教師講述或學生閱讀,然后給出大氣壓強的概念。
怎樣測量大氣壓
教材安排“活動2:估測大氣壓”是為了讓學生親身經歷操作、觀察、體驗的過程,從中獲取最直接、生動的實驗事實,為理解大氣壓強的大小打下良好的基礎。在此過程中,可以鍛煉學生設計實驗和搜集必要數據的能力,體會實驗方法對學習物理的重要作用,激發學習物理的興趣。
為了盡量減小估測的誤差,活動時應注意:①密封針筒前端小孔時,要把活塞推至最頂端,盡量排凈針筒里的空氣;②密封要嚴,防止漏氣;③為盡量減小活塞與針筒之間的摩擦,可以先把活塞用水濕潤一下,或涂些甘油并來回拉幾次;④測量活塞面積應盡量準確,用刻度尺量出針筒上有刻度線部分的總長度,用所選針筒的容積除以長度,即為活塞的橫截面積;⑤在活塞上掛鉤碼要逐個增加,不要一次加上太多,并且要時刻觀察活塞是否向下運動,在活塞剛剛開始向下運動時應托住鉤碼,防止活塞被拉出摔壞。如果用小桶盛沙子來代替鉤碼進行實驗,測量結果會更準確。
在實驗結束后,可問學生:是什么力托住了鉤碼?活塞和鉤碼的重力與大氣對活塞的壓力有什么關系?在明確了這種關系之后,應用p=f/s即可計算出大氣壓強的值。(需要測量的物理量:針筒上有刻度線部分的總長度l,所選長度所對應的針筒的容積v,活塞剛剛開始向下運動時所掛鉤碼的重力g。大氣壓強的表達式:p=gl/v)
這個實驗得到的大氣壓的數值,會給學生一個懸念,大氣壓強有那么大嗎?為下面托里拆利實驗埋下伏筆。
托里拆利實驗是精確測量大氣壓強的重要實驗。但由于實驗中的水銀是有毒的,不宜在教室里演示。為了幫助學生理解實驗的過程、現象和原理,可以采用教學掛圖或教學錄像。實驗的重點是引導學生觀察水銀面的高度差會穩定在一定高度。
分析“為什么水銀柱保持一定高度不下降”和“為什么水銀柱產生的壓強等于外界大氣壓強”這兩個問題時,教師可以借助課本圖10-30引導學生分析,也可以通過動畫模擬課件分析,要注意只需作簡要說明,讓學生明白“大氣壓強支持著玻璃管內的水銀柱”即可。切忌憑著原來教學的慣性,隨意加深,以免增加學生學習的難度。
對于標準大氣壓的數值1.013×105pa的認識,重點可以放在運用公式f=ps,對一些實例進行計算,感悟大氣壓強產生壓力的大小。如計算人的手掌承受的大氣壓力( 如可以通俗地說:“這個壓力的大小大約相當于一個成年人站在手上產生的壓力”),計算大氣壓強支持的水柱的高度(約10.3m)等。
對于直接測量大氣壓強的兩種儀器——汞氣壓表和無液氣壓計只作一般性介紹,可以用實物或掛圖向學生展示,不必討論儀器的結構和原理。
大氣壓與人類生活
這部分內容,屬于大氣壓的應用,也是對大氣壓知識的拓展,目的是使學生體會大氣壓對人類生活的影響,理解大氣壓與人類生活的密切關系,認識科學技術在人類生活中所起的作用。
在實際教學中,根據學校條件,可以播放有關高山反應的錄像或出示有關掛圖,讓學生觀察由于大氣壓強變小而對人類生理活動造成的嚴重影響,還可以初步認識到大氣壓會隨海拔高度的增加而減小。
對于大氣壓與高度的關系的教學,教師可以安排學生課下搜集數據,或由教師提供數據,讓學生在繪制大氣壓隨高度變化的柱形圖或函數曲線圖,分析大氣壓隨高度變化的規律。這樣既能使課內課外有機結合,還能使學生在動手繪制圖形的過程中加深理解大氣壓隨高度變化的規律。