初中物理人教版（2024）八年级下册（2024）大气压强教案及反思

这是一份初中物理人教版（2024）八年级下册（2024）大气压强教案及反思

课题
压强的应用
课型
新授课
教
学
目
标
1.知道大气压强的存在；了解大气压强产生的原因.
2.知道托里拆利实验的原理、过程和结论.
3.学生进行实验探究体会大气压强的存在，估测大气压强的大小，体会科学探究的过程.
4.知道大气压强的变化规律，认识到大气压的存在与变化对人类生活的影响.
教学重点
利用实验验证大气压强的存在
教具准备
铁桶、抽气机、橡皮碗、广口瓶、沙子、棉花、鸡蛋、玻璃瓶、橡胶塞、透明塑料管、多媒体教学设备
教学难点
大气压强的估测和测定
教学课时
1课时
新
课
导
入
师：通过前面的学习，我们知道液体内部朝各个方向都有压强，这是由于液体能够流动.空气也能流动，我们周围是否存在朝各个方向的大气压强？你能举出几个实例或者做几个简单的实验，来证实或否定大气压强的存在吗？
教师边展示实验器材（铁桶、抽气机），边说：我可以不用力挤压就可以将铁桶弄瘪，你们信吗？（学生怀疑）
教师进行实验：
（1）用抽气机连接铁桶口，并启动抽气机，几秒钟后奇迹出现了——铁桶变瘪了.
（2）将两个橡皮碗正对，挤出橡皮碗里的空气，然后请两名力气大的同学上台来用力拉橡皮碗，并向全班的同学介绍拉橡皮碗的感受.（学生费了很大的劲才将橡皮碗拉开）
师：橡皮碗为什么很难开？
学生思考、讨论：可能是因为大气压强的作用.
师：下面我们就一起来探索大气压强.
进
行
新
课
大气压的存在
教师引导学生分成三组，动手实验探究，体会大气压强：
第一组：玻璃杯覆水实验.
第二组：用吸管吸取优酸乳纸盒中的空气，发现纸盒变瘪了.
第三组：塑料挂衣钩吸盘挤压在光滑的瓷砖上，用力下拉，挂衣钩吸盘静止贴在瓷砖上且拉不开.然后用针将吸盘扎一小孔，发现挂衣钩下落，根本不需要用力.
学生交流体会,得出结论：大气压强的确存在.
板书：地球周围被厚厚的大气包围着，空气也像液体一样受到重力的作用而且能够流动，因此空气内部向各个方向都有压强.
师：最先证实大气压强存在的典型实验是马德堡半球实验.下面请大家欣赏.（播放课件：马德堡半球实验）
学生观察、思考，体会大气压强不仅存在，而且很大.
教师演示“瓶吞鸡蛋”实验（在广口瓶中放入一些沙子，将燃烧着的棉花放入广口瓶中，用剥了皮的熟鸡蛋堵住瓶口，塞在瓶口的鸡蛋被吞入瓶中），并提问：鸡蛋为什么会被瓶子“吞吃”了呢？这个实验说明了什么？那如何让瓶子把鸡蛋吐出来呢？
学生观察、思考，回答：是因为瓶内的空气被烧尽，温度降低后，瓶内气体压强减小，外界大气压作用在鸡蛋上，把鸡蛋压入瓶中.
教师在引导学生分析如何让瓶子把鸡蛋吐出来时，提醒学生运用逆向思维，设法增大广口瓶内部的大气压强.
大气压的测量
1.大气压的粗略测量
师：刚才两位同学拉橡皮碗时用了很大的力，而马德堡半球实验中用了16匹马才把球拉开，由此可见，大气压强不但存在而且很大，那到底有多大呢？同学们能否设计一个实验测量出来呢？请大家利用自己手中的器材设计实验进行粗略测量.
学生分组设计实验进行探究，估测大气压强的值.
第一组：将两个塑料挂衣钩吸盘正对，然后挤出里面的空气，用测力计测量出刚好拉开吸盘所用的力，根据二力平衡，拉力与大气对吸盘的压力相等，然后测出吸盘的面积，计算出大气压强.
第二组：将塑料挂衣钩的吸盘紧压在平玻璃板上，测出塑料挂衣钩的直径D，计算出塑料挂衣钩的表面积S，用测力计测量出塑料挂衣钩刚好被拉下的拉力F，利用公式p=4F/（πD2）计算出大气压强.
第三组：将注射器针筒内的空气排空，然后用橡皮帽堵住，竖直固定在铁架台上，在针筒下面挂钩码，记录当活塞刚好开始下滑时钩码的总重力F，估测针筒的横截面积S，利用p=F/S公式计算大气压强.各小组交流自己的设计思想、实验的步骤和测量结果,讨论可能产生误差的环节，得出结论：上述方法的测量是粗略测量，不够准确.
2.大气压的精确测量——托里拆利实验
师：在科学实验室里如此的测量是否可信？怎样才能准确地测量出大气压强的大小？
学生思考、讨论.
师：从上面的覆杯实验可知，覆在玻璃杯上面的纸片之所以不会掉下来，是由于受到了大气压强的作用，如果换用一个足够长的杯子，充满足够高的水，纸片也不会掉下来吗？
教师引导学生利用二力平衡的知识分析，得出托起的水柱最高产生的压强正好等于大气压强时，纸片就会下落（不计纸片的重力），因此，可以通过水柱的压强计算出大气压强.这就是托里拆利实验的原理（提醒学生这是等效替代法，以前我们也学习过，如在滑动摩擦力的探究实验中）.在分组实验中，大家测量的大气压强值接近在105Pa，那么，要产生这么大的压强，需要多高的水柱呢？请大家计算.
生：利用p=ρgh计算出水柱的高度h约为10m.
师：这么高的水柱，我们操作起来容易进行吗？
生：不方便.
教师引导学生利用p=ρ液gh进行分析，在压强一定时，密度大的液体，高度小，因此可换用密度大的水银代替水进行实验.托里拆利正是选用液体中密度最大的水银代替水进行测量大气压值的实验，成为了世界上第一个最先较精确测量出大气压值的科学家.
教师播放课件“托里拆利实验”，然后提出问题：（用多媒体展示，引导学生在观看过程中思考、讨论）
思考题：（1）为什么要灌满水银？
（2）管内水银面为什么会下降？
（3）水银下降后，管内水银柱的上方是否有空气？
（4）水银面下降了一段距离后为什么不再下降了？
（5）怎样通过计算得出大气压强的大小？
教师可以适当引导学生分析，加深理解.
学生回答：（1）开始时将玻璃管内灌满水银是为了排出玻璃管内的空气.
（2）玻璃管倒置在水银槽中放开手指后管内水银柱下降是因为水银柱对水银槽表面的压强大于外界对水银槽上表面的压强.
（3）水银柱下降一段距离后,管内水银柱的上方没有空气,是真空.
（4）当压强相等时,水银柱就不会再下降了,此时水银槽外的大气压支撑着玻璃管内一定高度的水银.
（5）管内外水银面高度差不再变化时,管内760mm的水银柱产生的压强就是大气压强的值.
教师引导学生根据液体压强公式及密度值算出大气压强的值：
p0=ρ水银gh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×760×10-3m=1.013×105Pa.
师：托里拆利进行实验时，是在海平面附近完成的，通常把这样的大气压叫作标准大气压p0.
板书：标准大气压强的值760mm水银柱（10.3m水柱），即1.013×105Pa.粗略计算中，标准大气压可以取1×105Pa.
教师总结：托里拆利实验的几点疑问：
（1）如果管子倾斜，管内水银柱的长度会增加，竖直高度不会变，所以不会影响实验结果.
（2）因为水银柱产生的压强跟水银柱的粗细无关，所以把管子换成粗的或细的，管内水银的竖直高度不会改变，因此不会影响结果.
（3）把管子换成比1m长得多的管子，只要水银柱上方保持真空，管内水银柱竖直高度就不会改变，因而不会影响实验结果；若把管子换成比1m短得多的管子，如比76cm还短，则水银将会充满管子，高度随管子长度改变而改变，因此管内水银柱产生的压强就不是大气压的值，这样就无法测量了.
（4）把管子在水银中提起一点或插入一点，管内水银柱的竖直高度不会改变，所以不影响实验结果.
（5）当有少量空气混入管中时，管内水银面上方不再是真空的，这些空气有一定的压强作用在管内水银柱上面，会使水银柱高度减小，混入的空气越多，产生的压强越大，管内水银柱越短，所以会影响实验结果，使测量结果变小.
大气压的变化
教师展示金属盒气压计，请一个同学用气压计读出气压值，随后到楼上测出气压，把楼下、楼上测得的气压分别写在黑板上.
教师请一个同学上讲台来，做一个简易气压计.（参照教材P54页《想想做做》）
教师指导制作：在玻璃瓶内装入适量带颜色的水，用穿有透明塑料管的橡胶塞塞住瓶口.从细塑料管上端向瓶内吹入空气，是细塑料管内水面上升到瓶口以上.最后，在细塑料管上标注刻度以测量水柱高度的变化，如图所示.将整个装置放在电梯中进行实验，观察水柱高度与楼层的关系.
师：气压随高度的增加如何变化？
生：减小.
教师播放大气压变化规律的图像，并提出问题：请大家观察大气压变化的图像，看谁能说出它有什么规律？
生1：大气压随高度的增加而减小.
生2：在海拔3km以内，每升高1km，大气压减小10kPa.
生3：大气压先减小得快些，后减小得慢些.
教师用多媒体播放课件“大气压强的变化”，并讲解.
大气压强的变化（多媒体课件）
1.大气压强不是确定不变的.影响大气压强的主要因素是高度，跟液体压强相似，越向高空，大气层的厚度越小，大气压就越小，即大气压随高度的增大而减小.由于越向高空，空气越稀薄，空气的密度越小，所以大气压随高度的增大而减小是不均匀的，高度越大，大气压减小得越慢.在海拔3000m以内，每升高10m，大气压约减小100Pa.
注意：大气压强的变化与高度是不成正比的，由于空气的密度不是一个定值，高空的空气稀薄，空气密度小，因此不能用p=ρ空气gh计算大气压强.
2.大气压强还与天气、温度等因素有关，一般情况下，冬天的大气压比夏天高，晴天的大气压比阴天高.气体压强与温度的关系：在体积不变的条件下，一定质量的气体，温度升高，压强增大；温度降低，压强减小.
板书：大气压强的变化：
（1）大气压随高度的增加而减小，在海拔3km以内，大约每升高10m，大气压减小100Pa.
（2）大气压除了受高度的影响外，还受天气、季节的影响.
（3）在体积不变的条件下,一定质量的气体,温度升高,压强增大;温度降低,压强减小.
师：既然大气压的变化与高度有关，大家想一想，气压计还可以作什么用途，应用在哪些方面？
生：高度计，飞机在空中飞行、登山运动员测量山的高度等.
师：请大家思考、回忆日常生活中还有哪些地方应用了大气压强？请举例说明，以小组为单位，比一比.
学生分组讨论：如高压锅、罐头制品饮料盖上面的真空安全钮等.教师用多媒体播放课件“高压锅内气压的计算”，并讲解.
高压锅内气压的计算（多媒体课件）
1.高压锅的工作原理是提高锅内气压，从而升高锅内水的沸点.在高压锅上套一个限压阀后，锅内气体压强将在限压阀上产生一个向上的压力F内，除此力之外，限压阀另外还受到重力G和大气压向下压限压阀的压力F外.
2.当锅内气压增大到一定限度时，这三个力将保持平衡，放出一部分气体后，限压阀再次压在出气孔上，锅内气压再进一步增大，限压阀总保持平衡，即有关系式：F外+G=F内.再根据p=F/S的变形式F=pS，得p外S+G=p内S，p内=p外+G/S.
板书：高压锅的原理：液体的沸点随液体表面气压的增大而升高，随气压的减小而降低.
教学板书
课堂小结
大家通过这节课的学习，收获确实不少，我们共同学习了大气压强的知识，知道了我们生活的空气中存在大气压强，而且知道了测量大气压强的一些方法.了解了大气压强的变化规律及其影响其变化的因素有高度、天气、季节.气象专家把气压作为预测天气变化的一个重要依据.
教
学
反
思
1.在本节课教学的过程中，始终把学生是教学的主体放在第一位.因此，在设计和组织教学的过程中，以学生活动和实验探究为主线，引导学生通过多媒体课件、实验等来主动发现问题，搜集证据，分析有关信息和资料，建立良好的认知结构，从而培养学生的观察能力、动手能力，使学生学会自主学习，培养学生的创新意识.
2.在课堂教学中学生的思维活动必须是有目的性的思维，要达目的必须借助于外界的刺激作用，在“做中学”，将学生的思维和实践结合起来，从而引起学生积极地投入情感.比如：让学生拉吸盘感受大气压强的确存在而且很大；在做塑料挂衣钩的实验中，有意安排学生用细针扎个小孔来进一步体验大气压强的作用，激发他们的学习热情，因为这样的实验来源于他们自己的劳动成果，达到了探究知识的目的.既调动了学生的积极性、主动性，又使学生进行合理的科学猜想，快速进入探究的课题.学生实验探究后发表各自的看法，并进行交流、评估，这样不仅营造了宽松的学习环境，而且培养了学生敢想敢说的精神及分析概括问题的能力.
3在引导学生探究大气压随高度的变化规律时，采用气压计的测量与简易气压计的制作相结合，这样不仅帮助了学生理解大气压的变化规律，更重要的是避免了空洞的死板记忆，调动了学生的学习兴趣.接着，教师展示大气压随高度变化的图像，让学生分析找出规律，这锻炼了学生的分析、概括能力，同时进一步增强了学生对大气压随高度变化的理解，渗透了学科间的教学.
教学过程中老师的疑问：
教师点评和总结：