“大氣壓強(qiáng)的大小”教學(xué)設(shè)計(jì)

摘 要：大氣壓強(qiáng)對(duì)學(xué)生而言比較抽象，學(xué)生學(xué)習(xí)起來難以理解。本文從理論和實(shí)驗(yàn)出發(fā)，探究“大氣壓強(qiáng)的大小”的學(xué)習(xí)，以加深學(xué)生對(duì)壓強(qiáng)概念的理解，并還原轉(zhuǎn)換法測(cè)壓強(qiáng)大小的實(shí)驗(yàn)思想，促進(jìn)學(xué)生更好地感知物理知識(shí)。

關(guān)鍵詞：理論研究；大氣壓強(qiáng)；轉(zhuǎn)換法的思想

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 收稿日期：2016-01-11

大氣壓強(qiáng)對(duì)學(xué)生而言比較抽象，雖然生活中處處可碰到，但我們?cè)缫蚜?xí)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(gè)現(xiàn)象，應(yīng)該好好研究才是。在研究大氣壓強(qiáng)的大小的問題上，筆者采用了先理論后實(shí)驗(yàn)的方法逐步深入探討。

一、以理論研究大氣壓強(qiáng)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(jì)算出地球表面上的大氣壓強(qiáng)嗎？說說你的看法。

方案1：因?yàn)榇髿鈮簭?qiáng)的產(chǎn)生原因和液體壓強(qiáng)是一樣的，我們可以利用液體壓強(qiáng)公式P=ρgh來計(jì)算，得到大氣壓的值約為1.02×105Pa。

方案2：由壓強(qiáng)的定義式可知，只要計(jì)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(qiáng)為1.26×107Pa。

由兩種計(jì)算方法得到的值為何相差這么大呢？學(xué)生們可探討一下哪個(gè)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(shí)驗(yàn)研究大氣壓

我們可以通過實(shí)驗(yàn)來研究大氣壓。

實(shí)驗(yàn)1：利用大氣壓托水柱，思考能否說大氣壓強(qiáng)的大小就等于水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)（轉(zhuǎn)換法的思想）。如果我們換用更長(zhǎng)（約50cm）的玻璃水管實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)大氣壓可以托更高的水柱，進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)如下圖所示：約1m長(zhǎng)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(huì)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(shí)驗(yàn)2：還原托里拆利實(shí)驗(yàn)。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，我們知道了托里拆利為什么選水銀做實(shí)驗(yàn)（其實(shí)在水銀前他還用了海水、蜂蜜等）。實(shí)驗(yàn)?zāi)軠?zhǔn)確測(cè)出大氣壓的關(guān)鍵是：水銀上方是真空。實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，玻璃管傾斜，則水銀柱長(zhǎng)度變大，但高度不變，而一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓可以托起76cm水銀柱，所以，我們可以由水銀柱的壓強(qiáng)得到大氣壓強(qiáng)的值。對(duì)課堂上具體公式的介紹和應(yīng)用就不再闡述。

三、 有趣的“實(shí)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)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(zhǎng)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(shè)計(jì)，促進(jìn)學(xué)生積極思考，利用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析，進(jìn)而解決問題。

四、 回味實(shí)驗(yàn)（聽話的水流）

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

大氣壓強(qiáng)的內(nèi)容較多，知識(shí)點(diǎn)繁雜，需要安排2節(jié)課時(shí)間，本節(jié)內(nèi)容對(duì)學(xué)生能力的要求較高，可視情況穿插在教學(xué)中。理論探究是對(duì)前面壓強(qiáng)知識(shí)的回顧，托里拆利實(shí)驗(yàn)的研究著重展現(xiàn)物理思維方法并逐步深入，體會(huì)認(rèn)知探究的過程。最后的問題設(shè)計(jì)由簡(jiǎn)到難，也更有趣，既是對(duì)知識(shí)的鞏固，也開拓了學(xué)生思維，提高了學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解決問題的能力。課堂理論與實(shí)踐相穿插，師生互動(dòng)融合，節(jié)奏把握適當(dāng)，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(xiàn)：

[1]魯佩用.《大氣壓強(qiáng)》實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J].物理教學(xué)探討（中學(xué)教學(xué)教研專輯），2014，32（3）：67-68.

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