“大氣壓強(qiáng)”關(guān)鍵思維方法的建構(gòu)及教學(xué)設(shè)計(jì)

韓宏穎 李巖 張晶

摘 要：很多學(xué)生學(xué)習(xí)完“大氣壓強(qiáng)”之后，還是不能很好地理解大氣壓強(qiáng)的存在和舉出相關(guān)的應(yīng)用。其根本原因是學(xué)生沒(méi)有理解相應(yīng)的關(guān)鍵思維方法。本文將對(duì)“大氣壓強(qiáng)”的關(guān)鍵思維方法進(jìn)行建構(gòu)。

關(guān)鍵詞：大氣壓強(qiáng)；思維方法；建構(gòu)

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2016）8-0032-2

1 問(wèn)題背景

“大氣壓強(qiáng)”是人教版八年級(jí)下冊(cè)第九章第三節(jié)中的內(nèi)容。由于氣體看不見(jiàn)，摸不著，氣體的壓強(qiáng)也容易被人們忽視。學(xué)生學(xué)習(xí)本課前有很多生活經(jīng)驗(yàn)，但并不系統(tǒng)化、清晰化。很多經(jīng)驗(yàn)仍停留在表象，比如，認(rèn)為用吸管吸水，是靠嘴的“吸力”將水吸上來(lái)；不少學(xué)生看到課上的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，知道大氣壓是存在的，但仍不理解大氣壓強(qiáng)是怎樣工作的，所以不能很好地用大氣壓強(qiáng)解釋生產(chǎn)、生活中的現(xiàn)象。其根本原因是學(xué)生沒(méi)有理解和掌握研究大氣壓的關(guān)鍵思維方法。

2 關(guān)鍵思維方法的建構(gòu)及教學(xué)設(shè)計(jì)

課前準(zhǔn)備，每?jī)扇藶橐恍〗M。

每組器材準(zhǔn)備：針管、鋼筆、吸管、火罐、皮搋子、真空收納袋、吸盤(pán)、膠頭滴管、試管（配相應(yīng)紙片）。

教師再準(zhǔn)備：彈簧測(cè)力計(jì)、彈簧秤、鉤碼（若干）。

（1）回顧證明液體有壓強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)，抽象出其證明過(guò)程的思維方法

通過(guò)“液體壓強(qiáng)”教學(xué)中證明液體對(duì)容器底部和側(cè)壁有壓強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)（如圖1）。提問(wèn)學(xué)生：本實(shí)驗(yàn)證明液體有壓強(qiáng)的思路是什么？

在一容器內(nèi)有液體，容器外沒(méi)有液體，兩部分空間用橡皮膜（易形變）隔開(kāi)。如果液體有壓強(qiáng)就會(huì)擠壓橡皮膜，使其發(fā)生形變，通過(guò)觀(guān)察橡皮膜的形變，我們得出液體是有壓強(qiáng)的。

思維方法：

即將空間分成兩部分：一部分內(nèi)有液體（研究對(duì)象），另外一部分沒(méi)有液體（研究對(duì)象），通過(guò)觀(guān)察有液體（研究對(duì)象）的一方與沒(méi)有液體的一方分界面的形變情況來(lái)判斷液體（研究對(duì)象）是否有壓強(qiáng)。

（2）思維方法遷移到大氣壓強(qiáng)的證明

啟發(fā)學(xué)生借助現(xiàn)有器材，利用剛才的思維方式來(lái)證明大氣是否有壓強(qiáng)。即，將空間分成兩部分：一部分內(nèi)有氣體（研究對(duì)象），另外一部分沒(méi)有氣體（研究對(duì)象）。通過(guò)觀(guān)察有氣體（研究對(duì)象）的一方與沒(méi)有氣體的一方分界面的形變情況來(lái)判斷氣體（研究對(duì)象）是否有壓強(qiáng)。

小組合作，利用關(guān)鍵思維方法，驗(yàn)證大氣壓的存在。

小組一：將吸盤(pán)中的空氣擠出形成真空區(qū)。觀(guān)察外界的空氣是否對(duì)吸盤(pán)有壓強(qiáng)，將其壓住。

小組二：將針管口堵住，抽出活塞形成真空區(qū)。觀(guān)察松手后，如果空氣將活塞壓入針管，即證明大氣有壓強(qiáng)。

小組三：用抽氣筒將真空收納袋中的空氣抽出。如果外界空氣有壓強(qiáng)，就會(huì)將收納袋壓扁。

小組四：擠壓膠頭滴管，使其內(nèi)部空氣排出，將其插入水中。如果空氣有壓強(qiáng)，就會(huì)進(jìn)入滴管，但由于兩者之間有水分隔，會(huì)看到有水進(jìn)入滴管。

小組五：將試管中灌滿(mǎn)水，擠出試管內(nèi)的空氣，在試管口堵上紙片。如果空氣有壓強(qiáng)，就會(huì)擠壓紙片將水頂?。矗脖瓕?shí)驗(yàn)）。

小組六：將針管口插入水中，抽出活塞形成真空區(qū)。如果空氣有壓強(qiáng)，會(huì)將水壓入針管中。即，證明大氣有壓強(qiáng)。

教師小結(jié)：利用抽氣機(jī)或擠壓吸盤(pán)等動(dòng)作，將空氣擠容器的實(shí)驗(yàn)歸為一類(lèi)。進(jìn)而介紹、播放馬德堡半球?qū)嶒?yàn)。利用水將容器空間占據(jù)，從而排出容器內(nèi)空氣的實(shí)驗(yàn)歸為一類(lèi)（覆杯實(shí)驗(yàn)）。

（3）貫徹關(guān)鍵思維方法，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量大氣壓的數(shù)值

分組實(shí)驗(yàn)，小組合作。結(jié)合已有壓強(qiáng)知識(shí)（p=F/S，p=ρgh），貫徹思維方法，探尋大氣給真空區(qū)的壓強(qiáng)有多大。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，測(cè)量大氣壓數(shù)值并交流評(píng)估（表1）。

（4）利用關(guān)鍵思維方法，應(yīng)用大氣壓強(qiáng)

啟發(fā)學(xué)生尋找生活中，哪些情況下將容器內(nèi)的空氣排盡，利用外界大氣壓工作的實(shí)例。

學(xué)生舉例：針管、鋼筆、吸管、火罐、皮搋子、真空收納袋、吸盤(pán)、膠頭滴管、真空包裝食品等。

（5）課堂練習(xí)，小結(jié)及布置作業(yè)

3 小 結(jié)

本課重點(diǎn)在于開(kāi)頭對(duì)于研究大氣壓的關(guān)鍵思維方法的建構(gòu)。關(guān)鍵思維方法的建構(gòu)充分和遷移得當(dāng)，對(duì)于大氣壓存在的驗(yàn)證、測(cè)量和應(yīng)用都會(huì)起到很大的理解、引領(lǐng)作用，從而解決學(xué)生心中的困惑，使其理解大氣壓的工作原理。本課的設(shè)計(jì)充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，逐個(gè)完成每個(gè)具有遞增邏輯性和挑戰(zhàn)性的任務(wù)。全程發(fā)揮學(xué)生的主體性作用，充分落實(shí)了新課標(biāo)理念，從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、操作、交流、評(píng)估等方面提高了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]甘小雨.關(guān)于“大氣壓強(qiáng)”實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J].物理教學(xué)探討，2010，28（5）：11.

[2]尚俊波.大氣壓強(qiáng)課引入儀[J].物理教學(xué)探討，2011，29（11）：57.