第1课时 初步认识大气压强

第1课时 初步认识大气压强【教学目标】一、知识与技能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.知道标准大气压的值.二、过程与方法1.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.2.通过对托里拆利实验的学习，使学生认识和理解用液体压强来研究大气压强的等效替代的科学方法.三、情感、态度与价值观运用大气压强的知识解释生活、生产中的有关现象，使学生体会到物理知识与生活的密切联系，具有用物理知识解释日常生活现象的意识.【教学重点】利用实验验证大气压强的存在.【教学难点】大气压强的估测和测定.【教学课时】1课时【巩固复习】教师引导学生复习上一节内容,并讲解学生所做的课后作业(教师可针对性地挑选部分难题讲解),加强学生对知识的巩固.【新课引入】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？【进行新课】知识点1 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，将燃烧着的酒精棉花放入广口瓶中，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.知识点2 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，而马德堡半球用了16匹马才被拉开，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/（D2）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=gh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=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,水银面就不会再下降了,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=水银gh=13.6103kg/m39.8N/kg76010-3m=1.013105Pa.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做标准大气压p0.板书：标准大气压强的值760mm汞柱(10.3m水柱),即1.01105Pa.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1米长得多的管子，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1米短得多的管子，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.师 1.013105Pa到底有多大呢？请同学们估算大气对指甲盖的压力有多少牛顿？相当于多少千克的物体压在了指甲上？同学们演算，一名同学板演.解：指甲盖的面积约1cm2，即S=10-4m2，由p=F/S可知大气产生的压力F=pS=1.013105Pa10-4m2=10.13N，相当于1kg的物体压在了指甲上.师这么大的压力，我们为什么感觉不到呢？生：因为大气压强是朝各个方向的，大气压的作用互相抵消了.例题 （用多媒体展示）小明利用如图所示的装置，测量当地大气压强的大小，他将测量结果汇报给物理老师，老师告诉他测量结果偏小.你知道小明测量结果偏小的原因可能是下面的( )A.玻璃管没有竖直放置B.玻璃管顶部混入少量空气C.水银槽内水银液面太高D.玻璃管太粗，管内的水银太重解析：利用上述装置测量大气压是利用大气压跟支持它的水银柱产生的压强相等的原理来测量的.水银柱产生的压强，只与水银的密度和水银柱高度两个因素有关，而与玻璃管的粗细、玻璃管是否竖直放置、水银槽内水银面高低等因素无关.但是玻璃管顶部如混有空气，管内空气会对水银柱产生向下的压强，使水银柱的高度变小，因此导致测量结果偏小.答案：B3.气压计师 标准大气压的值是p0=1.013105Pa.一般情况下,不同地点,不同高度的大气压值是不同的.但在日常生活和生产中我们常常需要了解各地的气压和气压的变化,于是人们设计了用来测定大气压的仪器气压计(barometer).下面我们就主要介绍两种气压计:(1)水银气压计构造原理:实际上就是一个托里拆利实验装置.只是在刻度尺上不是标水银柱与水银槽中水银面的高度差,而是标与高度差对应的大气压值,这样就可以直接读出大气压值.特点:测量结果准确,但携带不方便.(2)金属盒气压计(无液气压计)教师结合实物或模型引导学生了解金属盒气压计各部分的构造和功能.师 它的主要部分是一个抽成真空的金属盒及与盒盖中