“大氣的壓強(qiáng)”教學(xué)設(shè)計(jì)與評析

（ 2 ）從馬德堡半球?qū)嶒?yàn)我們同樣可以想到，如果知道了大氣施加給半球的壓力 F 和半球的面積 S ，就可以利用公式 p ＝（ F / S ）算出大氣壓強(qiáng)。這個壓力 F 與剛好把半球拉開時的拉力的大小相等，測出拉力的大小就可以知道 F 的大小。由于圓形的表面積不方便計(jì)算，我們可以把半球改裝成正方體容器，這樣面積 S 能較容易的測出。盡管利用這個實(shí)驗(yàn)的原理和裝置可以測算出大氣壓強(qiáng)，但是，由于需要很大的拉力才能把半球拉開，而且剛好把半球拉開的力并不容易確定出來，所以上述實(shí)驗(yàn)缺乏可行性。 

（ 3 ）從倒置水杯實(shí)驗(yàn)我們可以想到，大氣壓強(qiáng)等于水杯內(nèi)水的壓強(qiáng)與杯底對水的壓強(qiáng)之和。杯內(nèi)水的壓強(qiáng)可以很方便的測算出，但杯底對水的壓強(qiáng)無法得到，顯然用這樣的實(shí)驗(yàn)裝置無法測出大氣壓強(qiáng)。 

（ 4 ）從有孔的可樂瓶能裝水這一實(shí)驗(yàn)我們可以想到，大氣壓強(qiáng)等于瓶內(nèi)水的壓強(qiáng)與瓶內(nèi)水上方氣體的壓強(qiáng)之和。瓶內(nèi)水的壓強(qiáng)可以很方便的測算出，但瓶內(nèi)水的上方氣體的壓強(qiáng)無法得到，顯然用這樣的實(shí)驗(yàn)裝置也無法則出大氣壓強(qiáng)。 

（ 5 ）將上面兩個實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來考慮，我們發(fā)現(xiàn)都是水上方的壓強(qiáng)無法確定，那么，如果我們想辦法讓水上方的壓強(qiáng)為零（這樣容器頂不會對水產(chǎn)生壓強(qiáng)），也不讓水的上方有氣體（這樣就沒有氣體壓強(qiáng)作用在水的上方），于是，只要我們測出水柱的高，算出水柱的壓強(qiáng)，我們就能得到大氣壓強(qiáng)。 

（ 6 ）我們遇到新問題是，當(dāng)我們試圖把裝水的容器上方抽成真空時，水面在不斷地向上升，為了讓水不接觸容器頂，容器得不斷地加長（放錄像：抽出管中的空氣時，可以把水抽到高達(dá) 10 m以上）。顯然，用這種方法來測大氣壓強(qiáng)必須要有足夠長的管子和足夠高的空間。在新的問題面前，我們考慮到在這樣的裝置下，大氣壓強(qiáng)等于液體的壓強(qiáng)，而液體的壓強(qiáng)與液體的高度和密度有關(guān)。在大氣壓強(qiáng)不變的情況下，如果換用密度較大的液體，液體的高度應(yīng)該會按比例降低。于是我們考慮把水換成水銀，發(fā)現(xiàn)當(dāng)水銀上方抽成真空時，水銀柱的高度不到 1 m，這證明我們的思路是正確的。另外，考慮到使用抽氣機(jī)把液面上方的空氣抽成真空既不方便，也不好實(shí)現(xiàn)，我們想到，先把一段長 1m 左右的玻璃管內(nèi)裝滿水銀，再將其倒置于水銀槽內(nèi)，這樣，當(dāng)管內(nèi)水銀面下降時，上方自然成為真空（如圖 1 所示，圖略）。這樣的實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)步驟最早是由托里拆利設(shè)計(jì)的，所以把這樣測定大氣壓強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)叫做托里拆利實(shí)驗(yàn)。 

5. 托里拆利實(shí)驗(yàn) 

實(shí)驗(yàn) 7 （教師做該實(shí)驗(yàn)）第一步：規(guī)范操作托里拆利實(shí)驗(yàn)全過程，得出此時此地的大氣壓強(qiáng)的值。第二步：傾斜玻璃管，讓學(xué)生讀出水銀柱的豎直高度；第三步：換用不同的內(nèi)徑的玻璃管做該實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生讀出所測大氣壓強(qiáng)的值。 

分析實(shí)驗(yàn)托里拆利實(shí)驗(yàn)中，水銀柱液面的高度差與玻璃管內(nèi)徑的粗細(xì)、玻璃管是否傾斜無關(guān)。根據(jù)所測得的數(shù)值計(jì)算出當(dāng)時當(dāng)?shù)氐拇髿鈮簭?qiáng)的值，并讓學(xué)生了解在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，大氣壓強(qiáng)可支持 760 mm Hg ，此時對應(yīng)的大氣壓強(qiáng)的值是 1.01 × 105P a。 

6. 討論與練習(xí) 

討論 1 大氣壓強(qiáng)這么大，為什么我們感覺不到 ? 

討論 2 把裝滿水的量筒浸入水中，口朝下，抓住管底向上提，在筒口離開水面前，量筒露出水面的部分是空的 ? 是有水，但不滿 ? 還是充滿水 ? 為什么 ? 

練習(xí) 1 、課本第 131 面 1 、 2 題。 

練習(xí) 2 、如圖 ( 圖略 ) 所示是托里拆利實(shí)驗(yàn)的示意圖，已知當(dāng)時的大氣壓等于 760 mm Hg 產(chǎn)生的壓強(qiáng)，則 A 點(diǎn)的壓強(qiáng)、 B 點(diǎn)的壓強(qiáng)、 C 點(diǎn)的壓強(qiáng)分別是多少 ? 

7. 小結(jié) 

本節(jié)課的主要內(nèi)容是： 

（ 1 ）通過實(shí)驗(yàn)確定大氣有壓強(qiáng)；（ 2 ）托里拆利實(shí)驗(yàn)是歷史上首次測定大氣壓強(qiáng)的著名實(shí)驗(yàn)；（ 3 ）在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，測出的大氣壓強(qiáng)與 760 mm Hg 水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)相等。 

專家點(diǎn)評：王建國 

一、本文的設(shè)計(jì)思想充分體現(xiàn)了作者的教育教學(xué)理念是與素質(zhì)教育的要求相一致的。在整節(jié)課中，從問題的提出，到問題的解決，作者始終把學(xué)生放在第一位，引導(dǎo)學(xué)生自己分析、自己改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，層層深入，步步遞進(jìn)，最后得出了與托里拆利實(shí)驗(yàn)相近甚至相同的實(shí)驗(yàn)裝置和方法，不僅充分發(fā)揮了學(xué)生探索學(xué)習(xí)的主動性，而且激發(fā)了學(xué)生探索知識奧秘的興趣。 

二、作者清楚地認(rèn)識到物理教學(xué)的基礎(chǔ)是實(shí)驗(yàn)，新課的引入、重點(diǎn)的講授、難點(diǎn)的突破均是構(gòu)建在堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)之上的，這是本文的亮點(diǎn)之一。 

三、作者巧妙的采用了對比方法，“空氣，也像液體那樣受到重力作用，而且能流動……”完成了知識能力的遷移，但同時又提醒學(xué)生，切記不能不經(jīng)過分析論證隨意遷移，過渡自然貼切。 

四、作者在教學(xué)中敢于也善于改革創(chuàng)新，在介紹著名的托里拆利實(shí)驗(yàn)時，一反常規(guī)，在縝密分析的引導(dǎo)下，從無法到有法，由難辦到易辦，再由復(fù)雜到簡單，盡可能減少非必要因素的干擾，最終創(chuàng)造一個環(huán)境，自然而然地將實(shí)驗(yàn)對象和操作過程理想化，以暴露事物的真相。這種科學(xué)思想的邏輯行程對學(xué)習(xí)科學(xué)理論、培養(yǎng)科學(xué)素質(zhì)是極為有益的，這又是本文另一道亮麗的風(fēng)景線。