资源简介

空气的“力量”教学设计
学科 物理 年级 八年级 课型 新授课 设计者 鲍飞虎
课题 空气的“力量” 课时 1课时
课标要求 1.知道大气压强及其与人类生活的关系。2.能用大气压强知识解释自然界的有关现象，解决日常生活中的有关问题，形成初步的运动和相互作用观念。3.体会物理学对人类生活和社会发展的影响，增强学习兴趣和严谨认真、实事求是的科学态度。
教材分析 本节内容主要探讨大气压强的存在与测量，是理解气体性质和流体压强的重要基础，与后续学习液体压强及流体压强与流速关系等内容紧密衔接，同时培养学生的实验探究能力和科学思维。教材先以生活实例展现大气压强现象，再通过实验，让学生感受空气的力量，证实大气压存在且数值很大。结合大气压强测量、变化及其与人类生活的关系等学习内容，培养学生的科学思维和探究能力并对学生进行科学方法的教育。教学中需重点突破大气压强的产生机制和测量原理，利用实验演示和生活实例帮助学生直观理解抽象概念。学习难点在于理解大气压强的大小及其变化规律，可通过设计分组实验和问题引导，强化学生对大气压实际应用的认知。目标定位为掌握大气压的基本概念、测量方法及影响因素，培养学生观察、分析和解决问题的能力，最终实现从现象到原理再到应用的科学素养提升。
学情分析 学生此前已学过压强相关基础知识，对压力、压强概念有一定了解。此阶段学生逻辑思维能力增强，对直观现象能进行初步分析，但对抽象大气压强概念理解有难度。学生在观察、分析和归纳方面能力尚待提高，教学中需借助实验和实例，让学生体验、观察、分析，引导思考，激发学习兴趣和主动性。初二学生抽象思维能力薄弱，在教学中应采取思维具象化策略，通过科学思维显性训练，将隐含的科学推理（控制变量、极限思想）转化为可操作的思维阶梯，培养学生物理建模能力。
核心素养目标 1. 通过实验观察，验证大气压的存在。知道大气压强概念，及其产生原因、特点，了解大气压强与海拔的关系。能用大气压强知识解释生活现象，解决生活中的有关问题。2. 经历大气压强测量的思维过程，通过用托里拆利实验测量出大气压强值，培养学生分析、推理和逻辑思维能力，体会“转换法”、“等效替代法”等物理学研究方法。3.能基于大气压强存在和测量的观察实验过程，培养学生提出问题、设计实验、收集数据、分析论证和交流合作能力。4.联系大气压强在生产生活中的应用，体会物理学对人类生活和社会发展的影响，增强学习兴趣和严谨认真、实事求是的科学态度。
教学重点 1.验证大气压强的存在2.用托里拆利实验测量大气压强数值
教学难点 1.理解托里拆利实验中的思维过程和科学方法2.应用大气压强知识解释生活中的现象
教学方法 实验探究法、问题讨论法、模型建构法、直观教学法
教学过程（教学环节可结合学科特点自行设置）
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
新课引入
(5分钟) 同学们，俗话说人往高处走，水往低处流，水一定是向低处流的吗 我们来看一个实验。1.演示气压喷泉实验:一个玻璃瓶，连接一根橡皮管，用抽气筒把透明玻璃瓶内的部分空气抽出，用凤尾夹夹住橡皮管，把橡皮管的一端放入红水中，松开夹子，水喷入玻璃瓶中形成喷泉。2. 提出问题：水为何能向上喷呢？ 思考问题1.观察喷泉实验现象。2. 提出疑问并思考。 1.激发学习兴趣。2. 引发认知冲突
新课教学一、大气压强概念 1. 演示覆杯实验：用装满水的长试管和纸片做实验。2 引导学生思考纸片不掉落的原因分析纸片受力情况得出空气对纸片有向上的压力。给出大气压的定义并板书。（板书：一、大气压强：大气内部各个方向都有压强）类比液体压强产生的原因，分析气体压强产生的原因。 1.观察思考。2.结合力的平衡知识分析得出纸片受到向上的力。3.思考回答问题。 1.先从实验现象引发学生思考，再对现象进行理论分析，引出大气压概念。2.类比、迁移液体压强产生的原因，得出气体压强产生的原因。
二、大气压强的存在 1.小皮碗实验（学生实验）：（1）介绍实验器材皮碗的使用方法。（2）如何排出皮碗中的空气？（3）为什么皮碗排气之后很难拉开？2.大皮碗实验（模拟马德堡半球实验）演示用大号的皮碗，倒扣在桌子上，把空气排出后，能把桌子提起来。3.真空覆杯实验（1）观察现象：将覆盖装满水的长试管口的小纸片用手托住慢慢浸入水槽中，当试管口在水面下时，松开托住纸片的手，小纸片会脱落吗？（不会）（2）教师将小纸片抽掉，让学生观察试管中的水会不会流到水槽中。（不会）（3）引发思考：对倒插在水槽中的试管，是什么支持住了试管中的水柱。是周围的空气还是水。（4）分析问题：如果是空气支撑的水柱，那我们把水柱周围的空气抽走，让空气变得稀薄甚至没有，支撑水柱的力就会变小甚至消失，那水柱就会？（5）将水槽放在真空罩中，用真空泵抽出内部的空气，让学生观察现象。（不断抽出空气，试管中的水柱高度一直下降，直到与水槽中的水面相平。（6）打开阀门，放入空气，引导学生观察试管中水柱的变化情况。（7）追问：抽出空气试管中的水柱下降，放入空气试管中的水柱上升，这表明是什么在支持试管中的水柱？（8）补充：试管口是在浸在水槽中的水面以下的，可见液体中也受到大气压的作用。（9）抽出空气时，试管中的水中有大量气泡产生，这是什么现象，它表明了什么？ 1.在教师引导下进行实验操作。2.分析皮碗受力，得出是大气压力把两个皮碗紧紧压在了一起。3.观察并思考回答问题。3.对此问题产生了疑惑。4.观察回答：下降直到与水槽中的水面相平。试管中的水产生大量气泡。5.观察回答：水柱不断上升，最终回到初始位置。6.试管周围的空气。7.思考回答:沸腾现象。在真空状态下，水在室温下就能沸腾。 1.通过真实情境下的问题引导学生明晰实验思路。2.通过学生的体验和教师的演示实验验证大气压强确实存在。3.创新实验设计，用反证法证明大气压真实存在。4.通过抽真空实验让学生真切感受到空气的力量，把抽象的大气压直观形象地呈现在学生的眼前，以实证的方式让抽象的思维具象化，有效地降低了思维的难度。5.通过实验让学生信服地接受了液体内部也受到大气压的作用的事实。解决了因为学生准备知识不足，而令教师很难突破的教学难点。6.巧妙利用水在低温下沸腾的实验现象，为后面液体沸点与气压关系埋下了伏笔。
三、大气压强的测量 提出问题：刚才的实验都证明了大气压存在，并且很大，那大气压到底有多大呢？1.大气压能支持多高的水柱问题：通过刚才的实验我们知道了大气压可以支持杯子高的水柱，也可以支持试管高的水柱，大气压到底能支撑到多高的水柱呢？2.长水管抽气实验（1）出示一根细长透明水管，挂在教室高处物体上，一端接抽气筒一端放在水桶中，问水管里面有什么？（2）用抽气筒抽出管内部分空气，让学生观察管内水柱的变化。（3）对管内水柱分析受力，水柱受到重力，水柱上方剩余空气对水柱有压力，管外大气压对水柱有向上的压力。因为静止，所以有F大气=F余气+G水柱，设水柱的横截面积为S，则有p大气S＝ p余气S +ρ水ghS 可推出p大气＝ p余气 +ρ水gh 。（4）继续抽气，可观察到水柱再次升高，追问学生原因。（5）管内水柱可以无限升高吗？（6）（课件讲解）当管内水柱上方抽成真空时，水柱高度远比教室的高度更大，所以需要把这个装置拿到室外去做了。(7)（播放室外实验视频）可见水柱高约10.3米，大约三层楼的高度。强调通过测液柱高度，测算出大气压强值的方法叫转化法。3.托里拆利实验(8)大气压能够支撑的水柱高度太高，实验测量很不方便。有没有什么办法让液柱高度变矮一些，让我们在室内就能做呢？(9)哪种液体密度大？（10）水银密度比水的密度大了13.6倍，液柱高度随之减小到原来高度的1/13.6，原来10.3m高的水柱，换成水银只需要1m左右。（展示1m长的玻璃管）这个方法最早是由科学家托里拆利提出的，他是历史上第一个用水银测出大气压强值的科学家，为了纪念他的贡献，物理上就用他的名字来命名这个实验，叫做托里拆利实验。（11）播放托里拆利实验视频（12）结合实验视频提问：①灌满水银的目的是什么？②管内水银面高度会下降说明了什么？管内水银面高度下降一段后不再下降了，这又说明了什么？③此时，管内水银柱上方的空间还有空气吗？是什么状态。讲述：管内的这一小段真空把人类认识向前推进了一大步。托里拆利通过“排空气法”巧妙地得到了人类历史上第一个稳定的真空——托里拆利真空，用事实推翻了“自然厌恶真空”的谬论。这是科学的胜利，是人类科学思想的胜利。④在实验中大气压强可以支撑多高的水银柱？大气压的准确值多大？讲解应用前面的水柱实验结论，p大气＝ ρ水gh，用水银的密度和管内外水银面高度差h代入可得：p大气=ρ水银gh =13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m = 1.013×105Pa≈105Pa4.气压计讲述：根据托里拆利实验，只要测出水银柱的高度，就可以算出该位置的大气压大小，利用托里拆利实验的原理，人们制成了水银气压计。（板书：2.测量仪器：气压计）（1）水银气压计 测量准确，但携带不便，且水银有毒，不够安全。随着社会的不断进步，人们对气压测量的需求也越来越高了，不仅要求测量准确，还要求携带方便，因此人们又发明了无液气压计，通过大气压作用在金属盒上产生的形变程度来反应大气压变化，所以又叫金属盒气压计。（2）金属盒气压计体积小，携带方便。 1.思考问题。2.思考问题3.思考后回答：空气4.管内水柱会上升。5.继续抽气，管内剩余气体变少，其压强p余气变小，管外大气压不变，管内外的空气压强差变大，会将更多的水压进管中，所以水柱会升高。6.不可以。当管内水柱上方的空气全部被抽出时，即抽成真空时，水柱高度最大。此时p余气=0，p大气＝ ρ水gh ，测出水柱高度就可以算出大气压强值。7.换密度大的液体。8.思考后回答，水银。9.看实验视频。10.在教师启发引导下回答，排净管内的空气，消除管内残余气体对实验测量的影响。11.大气压支持不了1米高的水银柱，即大气压强值小于1米高水银柱的压强值。此时，管外大气压强与管内水银柱产生的压强相等。12.没有。是真空状态。13.观看实验视频后回答，760mm高水银柱。听课、思考、记录 1.从直观现象入手，将大气压强测量的原理和思维过程，分步展示出来。让思维具象化，有效降低了思维坡度，让学生经历科学思维的有效训练。2.长水管抽气实验，通过课上当场进行操作，让学生看到抽气后水柱上升的过程。再结合水柱的受力分析，得出水柱上方的空气全部抽出时，大气压等于水柱产生的压强。3.充分挖掘实验的育人功能，展示抽真空法测量大气压强的中间过程，对学生进行科学推理法和转换法等科学思维方法教育。4.由长管抽气实验到托里拆利实验的改进过程，蕴含着质疑创新、严谨求精的科学态度和责任教育素材，通过本环节教学将其挖掘出来，增益学生科学素养的培养。5.托里拆利实验是物理学史上的著名实验。其用“排空气法”简单而巧妙地获得稳定状态的真空的实验方法，蕴含着科学方法论和科学价值观的丰富素材，充分展示该实验的科学美，培养学生的科学态度与责任。从托里拆利实验到水银气压计，凸显了“现象-规律-应用”的物理学研究范式。将其挖掘出来，引导学生进行理性思考，加强物理学习与生产生活、社会发展的联系，符合新课程理念。
四、大气压的变化 1.大气压随高度的变化课件显示课本199页大气压强随海拔高度变化的图片，让学生回答大气压的变化规律。在学生回答后，教师补充。除高度外，大气压还受温度、湿度及气流活动影响。2.标准大气压大气压是会变化的，为了方便比较，人们通常把760mm高水银柱产生的压强叫做1个标准大气压。（板书：）1个标准大气压=1.013×105 Pa3.水的沸点与大气压关系联系前面的真空覆杯实验，解释常温下水沸腾的原因。水的沸点与大气压大小有关，大气压强小，水的沸点低。 1.看图，思考回答。大气压会随着海拔高度的增加而减小。2.前后联系，深化认知。 本教学环节，通过现象观察→规律总结→应用解释的逻辑链，强化物理与生活的联系，培养学生科学思维。
五、大气压强与人类生活 1.薯片“高原反应”（播放视频）一袋薯片去西藏的路上发生了“高原反应”，提问：为什么薯片进山之后就高反膨胀了呢？结合学生的回答，讨论人到高海拔地区如何应对高原反应。结合大气压强的知识应用，提升学生的安全意识。2.宇航服人类对高度的探索不止于高山，而是一直延伸到了外太空，太空中宇航员为什么必须穿宇航服？外太空几乎是真空的，人体内的气压远高于外太空的气压，若直接暴露在太空中，人体会产生极端的“高反”，肺部会膨胀，血液会沸腾，会危及生命。因此需要宇航服来提供一定的气压。同时宇航服还提供供氧、保暖、防辐射等功用，能够保障宇航员的生命安全。随着我国实力的增强，中国在航天领域的脚步也走在了世界前沿，成为了世界上为数不多的，能够自己制造宇航服的国家。3.吸管“吸”饮料以课堂游戏形式进行，让两名学生到讲台边上用吸管吸台上的饮料。一名学生轻松吸起了饮料，而另一名学生怎么也吸不起来。对吸到饮料的同学甲，让他与其他学生一起分析吸管吸饮料的过程，并用课件展示。嘴吸走吸管内空气，使得吸管内饮料上方的气压变小，小于管外饮料上方的大气压，饮料就在大气压的作用下沿吸管被压入口中。对没有吸到饮料的同学生乙，提示他检查一下吸管，有什么发现。请同学们帮他想想办法，怎样用这根吸管吸上来饮料？（按照大家的建议，乙同学吸到了饮料。）提问：乙同学一开始吸不到饮料的原因是什么？4.解释气压喷泉实验呼应课首的气压喷泉实验，让学生应用大气压强知识去解释实验现象。 1.观看视频，分析回答：海拔升高，外界大气压降低，小于包装袋内的气压，形成向外的气压差，产生指向袋外的压力差，使包装袋膨胀。2.思考回答问题。3.参与课堂游戏，思考回答问题。4.与甲同学一起分析吸管吸饮料的过程。吸管上有破洞。6.堵住破洞，再去吸。吸管上有破洞，使得管内外压强相等，无法形成压强差。7.学生分析：抽走瓶内部分空气，使瓶内空气气压降低，形成低压区；瓶外液面在大气压作用下，把水压入瓶中，形成喷泉现象。 1.从学生熟悉的事物入手，用学生乐于接受的小视频展示大气压的应用场景，体现了从生活走向物理的理念。3.通过大气压缺失可能导致的严重后果，对学生进行安全教育，体现了科持向善的科学价值观。同时结合我国在航天领域的伟大成就增强学生民族自豪感和社会责任感。以学生乐于参与的形式，让学生现场体验大气压强知识在生活当中的应用。体现从生活走向物理，从物理走向社会的课程理念。4.前后呼应，让大气压强知识形成“现象—探究—规律—应用”的闭环。
总结评价
分层作业 基础作业：教材P199-200，课后 作业1、2、3、4题 拓展作业：1.利用大气压与高度的关系，做个简易的高度计。2.利用一次针筒和大量程的弹簧测力计估测大气压强值。
板书设计 板书设计：一、大气压强：空气内部各个方向都存在压强证明存在——马德堡半球实验二、大气压的测量——托里拆利实验（转换法）1个标准大气压 p0 =1.013×105 Pa=760mmHg ≈1×105 Pa三、大气压随海拔高度增加而减小
教学反思 本节课立足福州市晋安区实验条件与学生认知基础，以大气压强为核心，用低成本实验和思维外显化策略化解抽象概念，通过实验探究与生活应用串联知识脉络，达成了教学目标且为区域教师提供可迁移的教学优化路径。一、本课的主要亮点：1.实验链构建物理认知模型。创新设计“真空覆杯—长管抽水—托里拆利实验”三级实验链：真空覆杯实验，破除真空谬误，用反证法具象化“空气的力量”；长管抽水实验，突破抽象公式，动态展示p大气=ρ液gh的推导过程；托里拆利实验聚焦科学史中的“排空气法”，凸显等效替代思想。通过实验链递进揭示“现象→原理→测量”的完整物理认知路径，将抽象气压概念转化为可视、可测、可推理的科学模型。2.科学思维显性化训练。在托里拆利实验环节创设“思维可视化”策略：分步拆解受力分析：p大气S=p余气S+ρ水ghS；通过抽气过程中水柱动态变化，直观演绎“极限法”（当p余气→0时，p大气=ρ水gh。将隐含的科学推理（控制变量、极限思想）转化为可操作的思维阶梯，培养学生科学思维能力。3.物理本质的实证回归。用真空罩内水沸腾现象破解教学难点：观察到水在常温下沸腾，自然引证“气压影响水的沸点”；通过“抽出空气→水柱下降”反向验证液体内部受大气压作用。摒弃传统灌输模式，用反直觉现象（常温沸腾）触发学生深度思考，彰显物理学“以实证修正经验”的科学本质。二、本课需深化改进之处：1.实验设计的学科价值挖掘。真空覆杯实验成功创设认知冲突，但未能及时关联“沸点与气压关系”的生成性问题。课上应抓住学生观察到的“气泡沸腾”现象当场展开追问：“为何低温下水中出现气泡？这揭示了气压与液体沸点有怎样的关系？”即时生成知识关联，避免割裂物理规律的统一性。2.学生主体性实践的强化。托里拆利实验的思维进阶设计合理，但学生仍以被动接受为主。可设计阶梯任务：①提供注射器、弹簧测力计等器材，小组合作估算大气压值；②对比自制装置与托里拆利实验的误差分析。通过学生主体参与强化科学探究能力。3.物理模型的真实应用。“吸管漏洞”课堂游戏生动有趣但探究深度不足。可引导学生建立“气压差—密封性”的归因模型。结合新冠防治时期本地医院负压病房等实例，说明气压控制对公共卫生的重要性，凸显物理学的社会价值。
大气压强
1产生原因——受重力作用且有流动性
2存在——马德堡半球实验
3测量——托里拆利实验
4变化——随海拔高度增加而减小
知识
控制变量法
等效替代法（转换法）
推理法
反证法
方法
严谨认真
实事求是
质疑创新
态度
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）(共24张PPT)
（沪科版）八年级
全
第三节 空气的“力量”
压强
第八章
福建省福州市鼓山中学 鲍飞虎
学习目标
1. 通过实验观察，验证大气压的存在。知道大气压强概念，及其产生原因、特点，了解大气压强与海拔的关系。能用大气压强知识解释生活现象，解决生活中的有关问题。
2. 经历大气压强测量的思维过程，通过用托里拆利实验测量出大气压强值，培养学生分析、推理和逻辑思维能力，体会“转换法”、“等效替代法”等物理学研究方法。
3.能基于大气压强存在和测量的观察实验过程，培养学生提出问题、设计实验、收集数据、分析论证和交流合作能力。
4.联系大气压强在生产生活中的应用，体会物理学对人类生活和社会发展的影响，增强学习兴趣和严谨认真、实事求是的科学态度。
新课导入
气压喷泉
水怎么会往上喷呢？
新课教学
覆杯实验
放手后，卡片不会掉落
新课教学
地球周围包围着一层厚厚的空气，称为大气层。
一、大气压强
大气内部向各个方向都存在压强，这种压强称为大气压强。
XXXXXXX
液体
受到重力作用，且具有流动性
——液体产生压强
气体
受到重力作用，且也具有流动性
——气体产生压强
产生原因
新课教学
——马德堡半球实验
大气压强的存在
新课教学
模拟马德堡半球实验
p内
p外
p内
p外
新课教学
p大气
p大气
覆试管实验
新课教学
p大气
p大气
p大气
p大气
p大气
抽气
p水柱
p余气
抽气前
抽气后
p大气 = p水柱 + p余气
二、大气压的测量
新课教学
p大气 = p水柱 + p余气
抽气
p大气
p大气
p余气
p水柱
再抽气
=ρ水gh
p大气= p水柱
若水柱上方抽成真空， p余气 = 0
抽气
新课教学
=ρ水 gh
p大气= p水柱
水银
若水柱上方抽真空， p余气 = 0
p大气 = p水柱 + p余气
新课教学
托里拆利实验
二、大气压的测量
托里拆利
（意大利物理学家、数学家、伽利略的学生）
新课教学
=ρ水银 gh
=13.6×103 kg/m3
≈1.013×105 Pa
p大气 = p水银
×9.8 N/kg
×0.76 m
水银
物质
密度ρ/kg·m-3
13.6×103
76cm
新课教学
水银气压计
测量准确
金属盒气压计
携带方便
管式弹簧压强计
大气压的测量仪器——气压计
新课教学
三、大气压的变化
大气压强随海拔高度的增加而减小
新课教学
=ρ水银 gh
=13.6×103 kg/m3
≈1.013×105 Pa
p大气 = p水银
×9.8 N/kg
×0.76 m
76cm
粗略计算：p0 ≈ 105 Pa
1个标准大气压 p0= 1.013×105 Pa
=760mmHg
新课教学
液体沸点与大气压的关系
气压越低，液体的沸点也越低
新课教学
1.薯片“高反”
四、大气压与生活
新课教学
为什么航天员在太空中必须穿宇航服？
2.宇航服
新课教学
3.吸管“吸”饮料
吸管怎样让饮料“吸”进嘴里？
第一口吸走了什么？
p内
p外
吸走管内空气
→ p内 变小
→ p内 < p外
课堂总结
作业布置
基础作业:课本P199-200,课后作业1、2、3、4题 。
01
2.利用一次性针筒和大量程的弹簧测力计估测大气压强值。
拓展作业:1.利用大气压与高度的关系,做个简易的高度计。
02
作业布置
板书设计
板书设计:
一、大气压强:
大气内部各个方向都存在压强
证明存在——马德堡半球实验
添加标题
1个标准大气压
p0 =1.013×105 Pa =760mmHg ≈1×105 Pa
添加标题
二、大气压的测量
——托里拆利实验(转换法)
添加标题
三、大气压变化
大气压随海拔高度升高而减小
添加标题
板书设计

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