“大氣壓強的大小”教學設計

史曉玲

摘 要：大氣壓強對學生而言比較抽象，學生學習起來難以理解。本文從理論和實驗出發(fā)，探究“大氣壓強的大小”的學習，以加深學生對壓強概念的理解，并還原轉換法測壓強大小的實驗思想，促進學生更好地感知物理知識。

關鍵詞：理論研究；大氣壓強；轉換法的思想

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：B 收稿日期：2016-01-11

大氣壓強對學生而言比較抽象，雖然生活中處處可碰到，但我們早已習慣得感覺不到它的存在；雖然其內(nèi)容在本章中沒有過多要求，但作為身邊如此重要的一個現(xiàn)象，應該好好研究才是。在研究大氣壓強的大小的問題上，筆者采用了先理論后實驗的方法逐步深入探討。

一、以理論研究大氣壓強的大小

我們被大氣壓包圍著，大氣被地球吸引而受到重力，已知地球表面積約 5.11×1014m2，大氣總重力約5×1019N，大氣層厚度約106m，地表空氣密度約1.29kg/m3，你能計算出地球表面上的大氣壓強嗎？說說你的看法。

方案1：因為大氣壓強的產(chǎn)生原因和液體壓強是一樣的，我們可以利用液體壓強公式P=ρgh來計算，得到大氣壓的值約為1.02×105Pa。

方案2：由壓強的定義式可知，只要計算出單位面積上的大氣壓力即可，由P=F/S，即由大氣重力除以地球的表面積可得到大氣壓強為1.26×107Pa。

由兩種計算方法得到的值為何相差這么大呢？學生們可探討一下哪個方案得到的值可能更合理，為什么？有沒有更好的方法？

二、以實驗研究大氣壓

我們可以通過實驗來研究大氣壓。

實驗1：利用大氣壓托水柱，思考能否說大氣壓強的大小就等于水柱產(chǎn)生的壓強（轉換法的思想）。如果我們換用更長（約50cm）的玻璃水管實驗，發(fā)現(xiàn)大氣壓可以托更高的水柱，進一步實驗如下圖所示：約1m長的玻璃管，一頭用氣球捆扎住，灌滿水后倒立在水槽中，發(fā)現(xiàn)水柱仍沒下降，這說明大氣壓可托舉更高的水柱。如果把上端的氣球膜刺破，水會噴出嗎？演示一下即可真相大白。如果我們讓玻璃上端開口處在真空的環(huán)境中，大氣壓可以把水柱托多高呢？是不是可以頂?shù)健疤焐先ァ保?/p>

實驗2：還原托里拆利實驗。因為實驗安全和操作原因，所以采用視頻播放。從前面有水做鋪墊的實驗，我們知道了托里拆利為什么選水銀做實驗（其實在水銀前他還用了海水、蜂蜜等）。實驗能準確測出大氣壓的關鍵是：水銀上方是真空。實驗中還發(fā)現(xiàn)，玻璃管傾斜，則水銀柱長度變大，但高度不變，而一個標準大氣壓可以托起76cm水銀柱，所以，我們可以由水銀柱的壓強得到大氣壓強的值。對課堂上具體公式的介紹和應用就不再闡述。

三、 有趣的“實踐”

問題1：討論：大氣壓大嗎？作用于我們指甲蓋上的壓力有多大？為什么我們感覺不到？

問題2：一個標準大氣壓可托起多高的水柱？

問題3：用吸管喝飲料，飲料是被我們吸上來的還是被大氣壓壓上來的？我們最先吸的是什么？

你能用15米長的吸管吸牛奶嗎？（吸管不能剪短）說說你的想法。

通過一系列相輔相承的問題設計，促進學生積極思考，利用所學知識進行分析，進而解決問題。

四、 回味實驗（聽話的水流）

用一個塑料瓶裝半瓶水，在瓶側壁打個小孔，可看到有水噴出，如果把瓶蓋旋緊，會看到什么現(xiàn)象？動手做一做，思考水流究竟是聽誰的話。

大氣壓強的內(nèi)容較多，知識點繁雜，需要安排2節(jié)課時間，本節(jié)內(nèi)容對學生能力的要求較高，可視情況穿插在教學中。理論探究是對前面壓強知識的回顧，托里拆利實驗的研究著重展現(xiàn)物理思維方法并逐步深入，體會認知探究的過程。最后的問題設計由簡到難，也更有趣，既是對知識的鞏固，也開拓了學生思維，提高了學生利用所學知識解決問題的能力。課堂理論與實踐相穿插，師生互動融合，節(jié)奏把握適當，定能使課堂呈現(xiàn)巨大的生命力，收到意想不到的效果。

參考文獻：

[1]魯佩用.《大氣壓強》實驗創(chuàng)新設計[J].物理教學探討（中學教學教研專輯），2014，32（3）：67-68.

[2]王玲兒.輔助教學 重在合理——《大氣壓》教學過程及體會[J].浙江現(xiàn)代教育技術，2001，（3）.