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第九章 压强
第3节 大气压强
设计说明
由于气体看不见，摸不着，气体的压强也容易被人们忽视。大气压强的存在是本节教学的重点，也是难点。
“大气压强”这一节主要是通过观察、实验检验大气压强的存在，并能通过实例说出大气压强在生产、生活中的应用。由于刚学完液体压强，教师可以引导学生用类比的方法推测：既然液体有压强，那么与液体同样具有流动性的气体是不是也有压强？由此激发学生的思维和探究欲望，通过现象分析或进行有趣的实验，加深学生对大气压强存在的认识，使他们确信大气压强是真实存在的，在教学中，可以按照“体验→思考→分析→探究→应用”的思路逐一展开，让学生通过实验，体验大气压的存在，讨论大气压的特点，应用大气压知识解决实际问题以及探究测量大气压的方法。在教学中，可以采用播放托里拆利实验视频的方式，使学生形成直观的认识。用大气压强解释生产、生活中的现象，对学生来说，难度也比较大。教师在教学中可以联系学生身边的实际情况，有针对性地指导和训练，以强化学生运用知识的能力和规范表达的能力。
教学目标
1.通过观察、实验，检验大气压强的存在。能通过实例说出大气压在生产、生活中的应用。
2.能简单描述托里拆利实验，能说出标准大气压的数量级，能说出大气压随高度变化的规律。
3.能说出液体沸点跟气压的关系。
4.了解活塞式抽水机的工作过程和原理。
教学重点难点
1.重点：大气压的存在。
2.难点：大气压的存在、大气压的测量。理解托里拆利实验及用液体压强来研究大气压强时转换法和等效替代法的应用。
教具
学生用：矿泉水瓶、饮料瓶、乒乓球等。
教师用：多媒体课件、两根内径差不多大的试管、平口玻璃杯、硬纸片、两用气筒、马德堡半球等。
教学过程
回顾思考
1.液体压强产生的原因：（1）液体受________作用；（2）液体具有________性。
2.压强公式：________，________。
3.液体内部的压强有哪些特点？
4.在标准大气压下，水的沸点是________。
5.在高原地区，空气比平原地区稀薄，空气密度______。
导入新课
1.多媒体导入
同学们，我们先来看一段视频：
播放视频：马德堡半球实验。
问：这个实验说明了什么问题？
引导学生说出大气压的存在。
学完本节课大家就明白了。
板书课题。
2.小实验导入
教师演示如图所示的“覆杯”实验：
（1）将硬纸片平放在平口玻璃杯上，用手按住，并倒置过来，放手后看到什么现象？
（硬纸片掉下）
（2）将玻璃杯装满水，仍用硬纸片盖住玻璃杯口，用手按住，并倒置过来，放手后看到什么现象？
（硬纸片没有掉下来）
（3）再慢慢把杯口向各个方向转一圈，又看到什么现象？
（硬纸片仍没有掉下来）
教师：为什么硬纸片没有掉下来呢？
启发：虽然我们看不见杯口有物体支持着它，但杯口附近是不是任何物体都没有呢？
学生答出：有空气。
引导学生讨论、分析上述实验现象，师生共同得出结论：大气对浸在它里面的物体有压强——大气压强。
教师：今天我们就一起来学习大气压强的知识。
进行新课
探究点一　大气压强的存在
请同学们回忆液体压强产生的原因：液体受重力作用且有流动性，因而对浸入其中的物体有压强，同理，空气受重力作用且有流动性，因而对浸入其中的物体也有压强，这个压强就叫大气压强，简称大气压或气压。
（1）演示实验：如图所示，取两根内径差不多大的试管，将细试管底部插入装满水的粗试管内，再将两试管迅速倒置，如果不用手托住小试管，同学们猜猜会怎样？
猜想：小试管会掉下来。
演示：在大试管里注入水，将小试管慢慢插入大试管中，这时把两试管同时倒立过来。
结果发现：水流出来，小试管不但不往下掉，还往上升。
（2）演示实验：在空饮料瓶里灌些热水，然后倒掉，再旋紧瓶盖，过一会儿，出现了什么现象？为什么？
（3）演示实验：把一个塑料吸盘吸到黑板上，让学生拉动吸盘，吸盘不易被拉下来，老师用针在吸盘上扎一孔，吸盘自动脱落。
师生分析实验：
①组织学生分组讨论实验中观察到的现象及其原因。
②学生代表分别说明，不足部分由其他学生或教师补充。
③教师小结：这些实验证明，大气压强确实是存在的。
你还能列举哪些现象或实例说明大气压的存在呢？师生共同举例说明。
问：大气压有什么特点呢？
学生思考回答，也可做演示实验说明。从而得出：大气向各个方向都有压强。
例题讲解（学生先练习，若有问题，教师补充讲解）
例1　（2020·湖南郴州中考）将少量热水倒入一空矿泉水瓶中（矿泉水瓶未变形），轻轻摇晃后将热水倒出，立即拧紧瓶盖，然后浇上冷水，可以看到矿泉水瓶变瘪。产生这一现象的主要原因是（　　）
A.在所浇冷水的压力作用下，矿泉水瓶被压瘪
B.矿泉水瓶热胀冷缩的结果
C.矿泉水瓶内热气将它吸进去了
D.在大气压的作用下，矿泉水瓶被压瘪
解析：因为矿泉水瓶注入热水并振荡后，瓶中气体受热膨胀跑出了一些，倒出热水的矿泉水瓶密封后，再浇上冷水，瓶内气体温度降低，气压减小，内部压强小于外界大气压，在大气压的作用下，矿泉水瓶被压扁了，故D正确。
答案：D
探究点二　大气压的测量
哪位同学想亲自感受一下大气压强？请两位大力士来拉开这个“马德堡半球”。
学生活动：模拟马德堡半球实验，用抽气机或两用气筒将“马德堡半球”内的气体抽出，找两名学生往外侧拉。结果未拉开。
播放视频：马德堡半球实验。
问：马德堡半球实验说明了什么问题？
引导学生归纳：马德堡半球实验说明：①大气压的存在；②大气压很大。
问：大气压强有多大呢？
教师演示，学生观察思考：
（1）先用玻璃杯装满水倒插入水槽中，再慢慢往上提（杯口不离开水面，下同），观察杯中水是否充满？接着换用量筒和细长玻璃管，重复上述过程。
（2）学生讨论：你观察到了什么现象？为什么水总是充满的？怎样做才能使水不充满呢？
经过讨论之后，使学生认识到：水充满的原因是大气压大于管中的水压，只有管内水压等于外界大气压时，如果把管子再加长，管内水面就不再上升充满整个管子了，这时它的上方成了真空。
这就给我们提供了一个测量大气压的思路：可以利用液体压强间接测量大气压。但是由于水的密度太小，需要的玻璃管太长，所以，人们就选择了密度较大的水银，这就是著名的托里拆利实验。
播放托里拆利实验视频。
思考（投影）：
（1）开始时，水银为什么会下降？什么时候停止下降？
（2）玻璃管内水银柱上方为什么是真空？
（3）如何计算大气压的值？
学生回答后，教师小结，师生共同计算，得出结论：
p0=ρ水银gh=1.36×104 kg/m3×9.8 N/kg×0.76 m=1.013×105 Pa。
告诉学生，大气压的值不是固定不变的，把760 mm高的水银柱产生的压强叫做标准大气压。在粗略计算中，标准大气压可以取为1×105 Pa。
设疑：接下来的实验发生了什么变化？
学生观察实验步骤和现象，分析原因。
（1）玻璃管倾斜，水银柱怎样变化？你怎样理解高度？
（2）玻璃管提起一些又会怎样？
（3）向槽内再倒入一些水银结果如何？
引导学生分析：水银柱高度不变的原因是什么？
（外界大气压强没变，等于液柱产生的压强，而液体压强只与密度、高度有关，密度不变，高度自然不变，与其他因素无关。）
学生阅读教材第41页“气压计”的相关内容，了解其作用。
例题讲解（学生先练习，若有问题，教师补充讲解）
例2　（2021·江苏泰州中考）小明用2 mL的注射器、量程为0~10 N的弹簧测力计和刻度尺粗略测量大气压的值，本实验的原理是二力平衡和p=________。
步骤一：把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用橡皮帽封住注射器的小孔。
步骤二：如图所示安装好器材，水平向右缓慢拉动注射器筒，当注射器中的活塞________时，记下弹簧测力计的示数为5.2 N。
步骤三：用刻度尺测出注射器________长度为4.00 cm。
步骤四：算出大气压强值为________Pa。
同组的小华分析了影响实验结果的可能因素后，对实验进行了如下改进：
①将步骤一改为：先将注射器内抽满水，再竖直向上推动活塞至注射器筒的底端，然后用橡皮帽封住注射器的小孔，这样便于__________________。
②取下橡皮帽，重复步骤二的操作，读得弹簧测力计的示数为0.3 N，由此可知，此时活塞所受到的________（选填“摩擦力”或“大气压力”）为0.3 N。
小华根据改进后测得的数据，重新计算了大气压的值。
解析：忽略摩擦，大气压力等于弹簧测力计的拉力大小，即F=5.2 N，活塞的横截面积S===0.5 cm2=5×10-5 m2，大气压强p===1.04×105 Pa。
答案：　刚被拉动　有刻度部分的　1.04×105　排空注射器内的空气　摩擦力
探究点三　大气压的变化及应用
教师：回顾讨论课前用自制的气压计从楼底走向高楼上，随高度的增加，“气压计”中的水面沿玻璃管上升，说明了什么？大气压是不是总等于一个定值？猜想一下：大气压可能和什么因素有关？
引导学生分析：大气压强——空气产生——空气不均匀（密度变化）——压强变化。
多媒体展示：大气压随高度的变化情况图，向学生讲解：海拔越高的地方，大气压越小。
指导学生阅读教材第42页第二段文字中水的沸点与大气压的关系。通过自读，让学生知道：液面上方的气压越大，液体的沸点就越高；气压越小，沸点越低。
引导学生讨论：高原地区使用高压锅做饭的原因。
指导学生阅读教材第42页“科学世界：活塞式抽水机”。
演示实验：活塞式抽水机的工作原理。
引导学生解释活塞式抽水机的工作原理，了解大气压在生活、生产中的应用。
例题讲解（学生先练习，若有问题，教师补充讲解）
例3　（·广州中考）（1）通过表1、2推断海拔五千多米处水的沸点可能是________。
表1：海拔与大气压的关系
海拔/km 大气压/（×105 Pa）
0 1.01
2 0.80
4 0.62
6 0.47
表2：大气压与水的沸点的关系
大气压/（×105 Pa） 水的沸点/℃
1.01 100
0.71 90
0.44 80
0.36 75
A. 75 ℃　　 B. 83 ℃　　 C. 92 ℃　　 D. 100 ℃
(
甲　　
　　乙
)（2）如图甲所示，瓶口扎上橡皮膜，把一定质量的气体密封在玻璃瓶内，小明把此瓶从甲地带到海拔更高的乙地，发现橡皮膜向上凸出（如图乙）。瓶内气体在甲地的密度为ρ甲，在乙地的密度为ρ乙，根据公式ρ=______，得ρ甲________ ρ乙（选填“>”“=”或“<”）。
解析：（1）由表1知，海拔五千多米处的大气压处于0.47×105 Pa~0.62×105 Pa之间，又由表2知，这个范围内的大气压对应水的沸点应该低于90 ℃而高于80 ℃，故应选B。（2）在甲地时，瓶内气体的压强等于甲地处的大气压，当瓶被带到乙地时，由表1知，海拔越高，大气压越小，瓶内气体的压强大于乙地处的大气压，使橡皮膜受到向上的压强，橡皮膜便向上凸出。由于橡皮膜的凸出，使瓶内气体的体积变大，而质量不变，根据公式=便得瓶内气体的密度变小。
答案：（1）B　（2）　>
课堂小结
本节课我们主要学习了“大气压强的存在”和“大气压的测量”两大部分内容，其中“大气压强的存在”是本节学习的重点,“大气压的测量”是难点。请同学们快速完成“当堂达标”测试题。
布置作业
教材第43页“动手动脑学物理”第1至5题。
板书设计
一、大气压强的存在 1.马德堡半球实验、用吸管吸饮料、滴管吸水。 2.大气会对处于其中的物体产生压强，我们称它为大气压强，简称大气压。 3.大气压强产生原因：由于大气受到重力作用，同时又有流动性。 4.大气压强的特点：向各个方向都有压强。 二、大气压强的测量 1.托里拆利实验 （1）实验方法：用管内水银柱的高度表示大气压强的大小。 （2）标准大气压p0=1.013×105 Pa。 2.测量仪器：水银气压计与金属盒气压计。 三、大气压强随高度变化而变化 沸点与大气压强有关 四、大气压的应用 活塞式抽水机、吸尘器等
教学反思

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