第3節壓強的應用課題壓強的應用課型新授課教學目標1.知道大氣壓強的存在；了解大氣壓強產生的原因.2.知道托里拆利實驗的原理、過程和結論.3.學生進行實驗探究體會大氣壓強的存在，估測大氣壓強的大小，體會科學探究的過程.4.知道大氣壓強的變化規律，認識到大氣壓的存在與變化對人類生活的影響.教學重點利用實驗驗證大氣壓強的存在教具準備鐵桶、抽氣機、橡皮碗、廣口瓶、沙子、棉花、雞蛋、玻璃瓶、橡膠塞、透明塑料管、多媒體教學設備教學難點大氣壓強的估測和測定教學課時1課時新課導入師：通過前面的學習，我們知道液體內部朝各個方向都有壓強，這是由于液體能夠流動.空氣也能流動，我們周圍是否存在朝各個方向的大氣壓強？你能舉出幾個實例或者做幾個簡單的實驗，來證實或否定大氣壓強的存在嗎？教師邊展示實驗器材（鐵桶、抽氣機），邊說：我可以不用力擠壓就可以將鐵桶弄癟，你們信嗎？（學生懷疑）教師進行實驗：（1）用抽氣機連接鐵桶口，并啟動抽氣機，幾秒鐘后奇跡出現了——鐵桶變癟了.（2）將兩個橡皮碗正對，擠出橡皮碗里的空氣，然后請兩名力氣大的同學上臺來用力拉橡皮碗，并向全班的同學介紹拉橡皮碗的感受.（學生費了很大的勁才將橡皮碗拉開）師：橡皮碗為什么很難開？學生思考、討論：可能是因為大氣壓強的作用.師：下面我們就一起來探索大氣壓強.進行新課大氣壓的存在教師引導學生分成三組，動手實驗探究，體會大氣壓強：第一組：玻璃杯覆水實驗.第二組：用吸管吸取優酸乳紙盒中的空氣，發現紙盒變癟了.第三組：塑料掛衣鉤吸盤擠壓在光滑的瓷磚上，用力下拉，掛衣鉤吸盤靜止貼在瓷磚上且拉不開.然后用針將吸盤扎一小孔，發現掛衣鉤下落，根本不需要用力.學生交流體會,得出結論：大氣壓強的確存在.板書：地球周圍被厚厚的大氣包圍著，空氣也像液體一樣受到重力的作用而且能夠流動，因此空氣內部向各個方向都有壓強.師：最先證實大氣壓強存在的典型實驗是馬德堡半球實驗.下面請大家欣賞.（播放課件：馬德堡半球實驗）學生觀察、思考，體會大氣壓強不僅存在，而且很大.教師演示“瓶吞雞蛋”實驗（在廣口瓶中放入一些沙子，將燃燒著的棉花放入廣口瓶中，用剝了皮的熟雞蛋堵住瓶口，塞在瓶口的雞蛋被吞入瓶中），并提問：雞蛋為什么會被瓶子“吞吃”了呢？這個實驗說明了什么？那如何讓瓶子把雞蛋吐出來呢？學生觀察、思考，回答：是因為瓶內的空氣被燒盡，溫度降低后，瓶內氣體壓強減小，外界大氣壓作用在雞蛋上，把雞蛋壓入瓶中.教師在引導學生分析如何讓瓶子把雞蛋吐出來時，提醒學生運用逆向思維，設法增大廣口瓶內部的大氣壓強.大氣壓的測量1.大氣壓的粗略測量師：剛才兩位同學拉橡皮碗時用了很大的力，而馬德堡半球實驗中用了16匹馬才把球拉開，由此可見，大氣壓強不但存在而且很大，那到底有多大呢？同學們能否設計一個實驗測量出來呢？請大家利用自己手中的器材設計實驗進行粗略測量.學生分組設計實驗進行探究，估測大氣壓強的值.第一組：將兩個塑料掛衣鉤吸盤正對，然后擠出里面的空氣，用測力計測量出剛好拉開吸盤所用的力，根據二力平衡，拉力與大氣對吸盤的壓力相等，然后測出吸盤的面積，計算出大氣壓強.第二組：將塑料掛衣鉤的吸盤緊壓在平玻璃板上，測出塑料掛衣鉤的直徑D，計算出塑料掛衣鉤的表面積S，用測力計測量出塑料掛衣鉤剛好被拉下的拉力F，利用公式p=4F/（πD2）計算出大氣壓強.第三組：將注射器針筒內的空氣排空，然后用橡皮帽堵住，豎直固定在鐵架臺上，在針筒下面掛鉤碼，記錄當活塞剛好開始下滑時鉤碼的總重力F，估測針筒的橫截面積S，利用p=F/S公式計算大氣壓強.各小組交流自己的設計思想、實驗的步驟和測量結果,討論可能產生誤差的環節，得出結論：上述方法的測量是粗略測量，不夠準確.2.大氣壓的精確測量——托里拆利實驗師：在科學實驗室里如此的測量是否可信？怎樣才能準確地測量出大氣壓強的大小？學生思考、討論.師：從上面的覆杯實驗可知，覆在玻璃杯上面的紙片之所以不會掉下來，是由于受到了大氣壓強的作用，如果換用一個足夠長的杯子，充滿足夠高的水，紙片也不會掉下來嗎？教師引導學生利用二力平衡的知識分析，得出托起的水柱最高產生的壓強正好等于大氣壓強時，紙片就會下落（不計紙片的重力），因此，可以通過水柱的壓強計算出大氣壓強.這就是托里拆利實驗的原理（提醒學生這是等效替代法，以前我們也學習過，如在滑動摩擦力的探究實驗中）.在分組實驗中，大家測量的大氣壓強值接近在105Pa，那么，要產生這么大的壓強，需要多高的水柱呢？請大家計算.生：利用p=ρgh計算出水柱的高度h約為10m.師：這么高的水柱，我們操作起來容易進行嗎？生：不方便.教師引導學生利用p=ρ液gh進行分析，在壓強一定時，密度大的液體，高度小，因此可換用密度大的水銀代替水進行實驗.托里拆利正是選用液體中密度最大的水銀代替水進行測量大氣壓值的實驗，成為了世界上第一個最先較精確測量出大氣壓值的科學家.教師播放課件“托里拆利實驗”，然后提出問題：（用多媒體展示，引導學生在觀看過程中思考、討論）思考題：（1）為什么要灌滿水銀？（2）管內水銀面為什么會下降？（3）水銀下降后，管內水銀柱的上方是否有空氣？（4）水銀面下降了一段距離后為什么不再下降了？（5）怎樣通過計算得出大氣壓強的大小？教師可以適當引導學生分析，加深理解.學生回答：（1）開始時將玻璃管內灌滿水銀是為了排出玻璃管內的空氣.（2）玻璃管倒置在水銀槽中放開手指后管內水銀柱下降是因為水銀柱對水銀槽表面的壓強大于外界對水銀槽上表面的壓強.（3）水銀柱下降一段距離后,管內水銀柱的上方沒有空氣,是真空.（4）當壓強相等時,水銀柱就不會再下降了,此時水銀槽外的大氣壓支撐著玻璃管內一定高度的水銀.（5）管內外水銀面高度差不再變化時,管內760mm的水銀柱產生的壓強就是大氣壓強的值.教師引導學生根據液體壓強公式及密度值算出大氣壓強的值：p0=ρ水銀gh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×760×10-3m=1.013×105Pa.師：托里拆利進行實驗時，是在海平面附近完成的，通常把這樣的大氣壓叫作標準大氣壓p0.板書：標準大氣壓強的值760mm水銀柱（10.3m水柱），即1.013×105Pa.粗略計算中，標準大氣壓可以取1×105Pa.教師總結：托里拆利實驗的幾點疑問：（1）如果管子傾斜，管內水銀柱的長度會增加，豎直高度不會變，所以不會影響實驗結果.（2）因為水銀柱產生的壓強跟水銀柱的粗細無關，所以把管子換成粗的或細的，管內水銀的豎直高度不會改變，因此不會影響結果.（3）把管子換成比1m長得多的管子，只要水銀柱上方保持真空，管內水銀柱豎直高度就不會改變，因而不會影響實驗結果；若把管子換成比1m短得多的管子，如比76cm還短，則水銀將會充滿管子，高度隨管子長度改變而改變，因此管內水銀柱產生的壓強就不是大氣壓的值，這樣就無法測量了.（4）把管子在水銀中提起一點或插入一點，管內水銀柱的豎直高度不會改變，所以不影響實驗結果.（5）當有少量空氣混入管中時，管內水銀面上方不再是真空的，這些空氣有一定的壓強作用在管內水銀柱上面，會使水銀柱高度減小，混入的空氣越多，產生的壓強越大，管內水銀柱越短，所以會影響實驗結果，使測量結果變小.大氣壓的變化教師展示金屬盒氣壓計，請一個同學用氣壓計讀出氣壓值，隨后到樓上測出氣壓，把樓下、樓上測得的氣壓分別寫在黑板上.教師請一個同學上講臺來，做一個簡易氣壓計.（參照教材P54頁《想想做做》）教師指導制作：在玻璃瓶內裝入適量帶顏色的水，用穿有透明塑料管的橡膠塞塞住瓶口.從細塑料管上端向瓶內吹入空氣，是細塑料管內水面上升到瓶口以上.最后，在細塑料管上標注刻度以測量水柱高度的變化，如圖所示.將整個裝置放在電梯中進行實驗，觀察水柱高度與樓層的關系.師：氣壓隨高度的增加如何變化？生：減小.教師播放大氣壓變化規律的圖像，并提出問題：請大家觀察大氣壓變化的圖像，看誰能說出它有什么規律？生1：大氣壓隨高度的增加而減小.生2：在海拔3km以內，每升高1km，大氣壓減小10kPa.生3：大氣壓先減小得快些，后減小得慢些.教師用多媒體播放課件“大氣壓強的變化”，并講解.大氣壓強的變化（多媒體課件）1.大氣壓強不是確定不變的.影響大氣壓強的主要因素是高度，跟液體壓強相似，越向高空，大氣層的厚度越小，大氣壓就越小，即大氣壓隨高度的增大而減小.由于越向高空，空氣越稀薄，空氣的密度越小，所以大氣壓隨高度的增大而減小是不均勻的，高度越大，大氣壓減小得越慢.在海拔3000m以內，每升高10m，大氣壓約減小100Pa.注意：大氣壓強的變化與高度是不成正比的，由于空氣的密度不是一個定值，高空的空氣稀薄，空氣密度小，因此不能用p=ρ空氣gh計算大氣壓強.2.大氣壓強還與天氣、溫度等因素有關，一般情況下，冬天的大氣壓比夏天高，晴天的大氣壓比陰天高.氣體壓強與溫度的關系：在體積不變的條件下，一定質量的氣體，溫度升高，壓強增大；溫度降低，壓強減小.板書：大氣壓強的變化：（1）大氣壓隨高度的增加而減小，在海拔3km以內，大約每升高10m，大氣壓減小100Pa.（2）大氣壓除了受高度的影響外，還受天氣、季節的影響.（3）在體積不變的條件下,一定質量的氣體,溫度升高,壓強增大;溫度降低,壓強減小.師：既然大氣壓的變化與高度有關，大家想一想，氣壓計還可以作什么用途，應用在哪些方面？生：高度計，飛機在空中飛行、登山運動員測量山的高度等.師：請大家思考、回憶日常生活中還有哪些地方應用了大氣壓強？請舉例說明，以小組為單位，比一比.學生分組討論：如高壓鍋、罐頭制品飲料蓋上面的真空安全鈕等.教師用多媒體播放課件“高壓鍋內氣壓的計算”，并講解.高壓鍋內氣壓的計算（多媒體課件）1.高壓鍋的工作原理是提高鍋內氣壓，從而升高鍋內水的沸點.在高壓鍋上套一個限壓閥后，鍋內氣體壓強將在限壓閥上產生一個向上的壓力F內，除此力之外，限壓閥另外還受到重力G和大氣壓向下壓限壓閥的壓力F外.2.當鍋內氣壓增大到一定限度時，這三個力將保持平衡，放出一部分氣體后，限壓閥再次壓在出氣孔上，鍋內氣壓再進一步增大，限壓閥總保持平衡，即有關系式：F外+G=F內.再根據p=F/S的變形式F=pS，得p外S+G=p內S，p內=p外+G/S.板書：高壓鍋的原理：液體的沸點隨液體表面氣壓的增大而升高，隨氣壓的減小而降低.教學板書課堂小結大家通過這節課的學習，收獲確實不少，我們共同學習了大氣壓強的知識，知道了我們生活的空氣中存在大氣壓強，而且知道了測量大氣壓強的一些方法.了解了大氣壓強的變化規律及其影響其變化的因素有高度、天氣、季節.氣象專家把氣壓作為預測天氣變化的一個重要依據.教學反思1.在本節課教學的過程中，始終把學生是教學的主體放在第一位.因此，在設計和組織教學的過程中，以學生活動和實驗探究為主線，引導學生通過多媒體課件、實驗等來主動發現問題，搜集證據，分析有關信息和資料，建立良好的認知結構，從而培養學生的觀察能力、動手能力，使學生學會自主學習，培養學生的創新意識.2.在課堂教學中學生的思維活動必須是有目的性的思維，要達目的必須借助于外界的刺激作用，在“做中學”，將學生的思維和實踐結合起來，從而引起學生積極地投入情感.比如：讓學生拉吸盤感受大氣壓強的確存在而且很大；在做塑料掛衣鉤的實驗中，有意安排學生用細針扎個小孔來進一步體驗大氣壓強的作用，激發他們的學習熱情，因為這樣的實驗來源于他們自己的勞動成果，達到了探究知識的目的.既調動了學生的積極性、主動性，又使學生進行合理的科學猜想，快速進入探究的課題