“大氣的壓強”教學設計與評析

設計思想 

“ 大氣的壓強 ” 是初中《物理》第一冊第十一章第一節的內容，這節課是在學生掌握了壓強的概念、壓強的公式和單位、液體壓強的特點和規律以及液體內部壓強的公式之后，學習的又一壓強方面的知識。這節課主要講的是關于氣體壓強中大氣壓強的初步知識，與前面所學的固體壓強，液體壓強一起構成了一個相對完整的體系。通過這節課的學習，要求學生理解大氣壓強的存在和大氣壓強產生的原因，會用大氣壓強解釋簡單的現象，并且知道托里拆利實驗說明了什么，知道大氣壓強的大小。由于學生在學習這節課之前已知道壓強以及大氣壓強產生的原因，相對來說比較容易。但是，對于為什么能用托里拆利實驗測出大氣壓強，托里拆利實驗的原理是什么總是不能很好地理解，這樣導致與托里拆利實驗相關的一些問題成為學生學習上的一個難點。為此，在這節課的教學中，筆者對這一部分的教學模式做了大膽的創新改進，即在使學生認識到大氣存在壓強之后，自己解決問題。學生在設計實驗時，不斷發現問題，不斷改進實驗，最后逐步引入到托里拆利實驗。 

教學案例 

一、教學前的準備 

1 。實驗儀器 

天平，事先抽成真空的燒瓶，馬德堡半球，抽氣機，托里拆利實驗整套裝置，另外還有物理興趣小組的學生在這節課之前自制的驗證大氣存在壓強的四套實驗裝置（ 1 ）熟雞蛋，瓶子，浸過酒精的棉花，火柴；（ 2 ）茶杯、硬紙片，水；（ 3 ）空易拉罐，面團，浸過酒精的棉花，火柴；（ 4 ）底部扎有幾個孔的空可口可樂瓶。 

2 。自制的 CAI 課件 

二、教學過程 

1. 引入新課 

“ 這節課我們來學習 ‘ 大氣的壓強 ’ ，在學習新課之前，請物理興趣小組的同學表演四個魔術 ---- 看不見的魔力。 ” 

實驗 1 把浸過酒精的棉花用火柴點燃投入事先準備好的空瓶中，用剝了皮的熟雞蛋堵住瓶口，稍后，雞蛋被吸入瓶內。 

實驗 2 給茶杯中裝滿水，蓋上硬紙片，倒置過來發現水和硬紙片都不下落。 

實驗 3 把浸過酒精的棉花用火柴點燃投入易拉罐中，稍后用面團封住易拉罐的口。發現易拉罐被壓得變了形。 

實驗 4 給底部扎有幾個孔的空可樂瓶里灌入水，在把可樂瓶提出水面之前問學生水會不會流出來（有些學生回答會，有些學生回答不會）。取出可樂瓶，通過控制瓶蓋，使水一會兒流下來，一會兒又不流下來。 

引入新課 ----“ 它們都來自于大氣的魔力，都是由大氣壓強產生的。 ” 

2. 大氣有壓強 

提出問題為什么大氣會有壓強 ? 

實驗 5 （教師做該實驗）調節天平平衡，稱出事先抽成真空的燒瓶的質量，放入空氣后發現燒瓶一端下沉。 

分析實驗上述實驗中天平由平衡到失去平衡，說明空氣有質量。空氣也像液體那樣，受到重力作用，而且能流動，因而空氣內部向各個方向都有壓強，這就是大氣壓強產生的原因。我們把大氣對浸在它里面的物體的壓強叫做大氣壓強。 

3. 大氣壓強有多大 

提出問題： “ 既然大氣有壓強，那么大氣壓強有多大 ?” 

實驗 6 （請學生配合做該實驗）用抽氣機將馬德堡半球抽成接近真空，請幾位力氣較大的男同學上來用力拉開它，不行。吸入一些空氣后，就可輕易拉開。 

分析實驗（結合課件中所繪制的馬德堡半球剖面圖分析為什么抽成真空的馬德堡半球難以拉開，而內部有了空氣的半球則輕易地就能拉開）該實驗說明大氣不僅有壓強，大氣的壓強還很大。 

4. 如何測量大氣壓強的大小 

引導學生復習前面壓強大小的計算方法，使學生知道可以想辦法用公式 p ＝ F / S 或者液體壓強公式 p ＝ ρgh 來求出大氣的壓強。（注意引導學生分析不能夠直接把液體壓強公式中的液體密度替換為大氣密度、把液體的深度替換為大氣層厚度來計算大氣壓強；同時提醒學生在物理學習中，有時公式、規律可以遷移，但切記不能不經過分析論證隨意遷移。） 

引導學生理解在驗證大氣壓強存在的實驗中，如果能測出相應的物理量就能夠測算出大氣的壓強。 

引導學生分析驗證大氣壓強存在的實驗中，如果某些物理量不易測定，可以想辦法將實驗裝置做一定的改裝，可以方便地測出這些物理量。 

引導學生分析各種改進了的實驗裝置在測算大氣壓強時有哪些不足之處，哪種方法更科學、更實用。 

通過學生自己分析、自己改進實驗裝置，學生最后得出與托里拆利實驗相近甚至相同的實驗裝置和實驗方法，此時再告訴學生該實驗叫托里拆利實驗，因為最早是托里拆利用這樣的實驗測出大氣壓強的大小的。 

引導過程如下： 

（ 1 ）從瓶口吞雞蛋這個實驗我們可以想到，如果知道了大氣施加給雞蛋上半部分的壓力 F 和雞蛋上半部分的面積 S ，就可以利用公式 p ＝（ F / S ）算出大氣壓強。但這里的壓強和面積不易測量，顯然用這個實驗裝置無法測出大氣壓強。