教科版八年级物理下册9.4.大气压强

4.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.【教具准备】多媒体课件、铁桶、抽气机、橡皮碗、玻璃杯、纸板、水、优酸乳纸盒（饮料纸盒、易拉罐均可）、吸管、塑料挂衣钩、细针、广口瓶、熟鸡蛋、沙子、酒精棉花、注射器（带橡皮帽）、刻度尺、钩码、弹簧测力计、铁架台、金属盒气压计等.【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？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）师橡皮碗为什么拉不开？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】教学探究点1 大气压强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.教师总结：大气对浸在它里面的物体产生的压强叫大气压强，简称大气压.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.例题1（广西桂林中考）如图所示，是物理教材中的演示实验或示例图片，用来说明大气压强存在的是（）A.液体从侧壁孔喷出B.连通器C.覆“杯”实验D.蚊子尖嘴插入皮肤解析：大气压强是由于空气具有重力和流动性而产生的，例如吸盘、瓶吞鸡蛋、马德堡半球实验等.A.液体内部存在压强，液体压强随深度的增大而增大.液体从侧壁孔喷出，说明液体存在压强.不符合题意；B.上端开口，下端相连通的容器叫连通器，放在连通器中的同种液体，静止时各液面相同.不符合题意；C.玻璃管中盛满水用纸片盖住，杯口朝下，纸片不会下落，水不会流出，是大气压的作用.符合题意；D.蚊子尖嘴插入皮肤，是压力一定，受力面积越小压强越大.不符合题意.答案：C教学探究点2 大气压强有多大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匹马也很难被拉开，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／（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研究中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？教师演示覆杯实验，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，纸片由于自身重力就会下落，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.ｇｈ进行分析，在压强一定时，密度大的液体，高度小，教师引导学生利用ｐ＝ρ液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大气压强.（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＝ρ水银ｇｈ＝13.6×103ｋｇ／ｍ3×9.8 N／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做标准大气压ｐ０.教师总结：标准大气压强的值760ｍｍ汞柱（10.3ｍ水柱），即1.01×105Ｐａ.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1.013×105Ｐａ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＝ｐ·Ｓ＝1.013×105Ｐａ×10-4ｍ２＝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2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：B例题3（江苏镇江中考）在测量大气压的实验中，为消除活塞与针筒间的摩擦力对实验的影响，某同学采用了图示装置，将注射器筒固定在水平桌面上，把活塞推至注射器筒底端，用橡皮帽封住注射器的小孔，活塞通过水平细线与烧杯相连，向烧杯中缓慢加水，当活塞刚开始向左滑动时，测得杯中水的质量为880g；然后向外缓慢抽水，当活塞刚开始向右滑动时，测得杯中水的质量为460g，烧杯质量为100g，活塞面积为7×10-5m2，g=10N/kg，轮轴间的摩擦和细线重不计，则所测大气压的值应为（）A.1.26×105PaB.1.10×105PaC.1.01×105PaD.0.96×105Pa解析：当注射器中的活塞开始向左滑动时，G1=（0.88+0.1）kg×10N/kg=9.8N，对活塞受力分析：f+F=G1=9.8N；当注射器中的活塞开始向右滑动时，G2=（0.46+0.1）kg×10N/kg=5.6N，对活塞受力分析：F-f=G2=5.6N；两式联立解得：F=7.7N；∴557.7 1.1010710N p FS Pa m-===⨯⨯; 答案：B3.大气压强与海拔高度地球上面的空气层密度不是相等的，靠近地表层的空气密度较大，高层的空气稀薄，密度较小.大气压强既然是由空气重力产生的，高度大的地方，它上面空气柱的高度小，密度也小，所以距离地面越高，大气压强越小.在海拔3000m 之内，每上升10m 大气压强约减小100Pa ，在海拔2000m 之内,每上升12m 大气压强约减小100 Pa.地面上空气的范围极广，常称“大气”.离地面200公里以上，仍有空气存在.虽其密度很小，但如此高的大气柱作用于地面上的压强仍然极大.人体在大气内毫不感觉受到气压的压迫，这是因为人体的内外部同时受到气压的作用且恰好都相等的缘故.大气压强除了受高度的影响外，还受天气、季节的影响.气象专家把气压作为预测天气变化的一个重要依据.大气压与我们的生活、生产密切相关，如高原反应、抽水机、高压锅就是大气压的典型的应用.【教师结束语】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，知道了大气压强的存在，而且知道了测量大气压强的一些方法.好，谢谢大家！【课后作业】完成练习册中本课时对应练习.教材习题解答家庭实验室约10 m.自我评价1.大气压力的作用；吸一段时间后，就吸不出来了.【解析】当用嘴吸饮料时，吸管内气体减小，气压降低，管内气压小于外界大气压，在大气压作用下，饮料将被压着沿吸管上升进入嘴中.当把饮料瓶密封起来后，在开始一段时间可以吸出饮料，随着瓶内饮料的减少，瓶内饮料上方气压也减小，小到一定程度后便不能再压着饮料上升进入嘴中.2.当容器中的水被鸡喝掉，瓶口露出水面时，有气体进入瓶中，使瓶中的水流出一些，到水面封住瓶口时，气体不再进入瓶中，这时由于大气压的作用，支持着瓶中的水柱，使水不再流出，直到下一次喝到露出瓶口为止.3.4.545×106 N；因为房顶下面也受到同样大小的向上的压力，内外两压力平衡.【解析】F=pS=1.01×105 Pa×45 m2=4.545×106 N,大气层内部向各个方向都有大气压.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，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.大气压强1.大气对浸在它里面的物体产生的压强叫大气压强，简称大气压。