一個關(guān)于大氣壓強(qiáng)的小實(shí)驗(yàn)及其應(yīng)用

摘要：驗(yàn)證大氣壓強(qiáng)的存在的實(shí)驗(yàn)很多，或簡或繁.但有的實(shí)驗(yàn)存在很多爭議.為體現(xiàn)從生活走向物理，從物理走向社會的課程理念，我們著意簡中求勝的實(shí)驗(yàn)探究.“倒不滿的杯子”實(shí)驗(yàn)簡單易行，現(xiàn)象明顯，降低學(xué)生認(rèn)知負(fù)荷，并由此遷移到社會生活應(yīng)用.教師深入透徹理解，教學(xué)相長，加強(qiáng)了學(xué)科專業(yè)能力.

關(guān)鍵詞：大氣壓強(qiáng)；家禽自動飲水器；教學(xué)相長

作者簡介：董玉新（1972-），女，河北滄縣，本科，中教一級，從事初中理化教科研工作.

基金項(xiàng)目：課題“以生活物品為實(shí)驗(yàn)素材的初中物理教學(xué)資源的研究”進(jìn)入 研究階段.大氣壓強(qiáng)是初中物理的學(xué)習(xí)難點(diǎn)，概念較為抽象，學(xué)生較難理解.學(xué)生沒有切身感受就很難利用其原理來解釋生活中的有關(guān)現(xiàn)象[1].關(guān)于大氣壓強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)有很多，“覆杯實(shí)驗(yàn)”、“瓶吞雞蛋”等不勝枚舉，但是這些實(shí)驗(yàn)或多或少存在著一些操作缺憾.前者經(jīng)常被學(xué)生質(zhì)疑是水潤濕粘住了紙片.所以教師操作要改進(jìn)為塑料薄片等.后者瓶吞進(jìn)雞蛋只有在雞蛋的大小與瓶口的尺寸配合得當(dāng)時才能達(dá)到明顯的實(shí)驗(yàn)效果，因而在選擇雞蛋時還需花一番功夫[2].實(shí)驗(yàn)后往往也很難取出雞蛋.造成浪費(fèi)，只能再想改進(jìn)辦法.以下實(shí)驗(yàn)被稱為 “倒不滿的杯子”，我們只就這個簡單實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行研究.

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證大氣壓強(qiáng)的存在

實(shí)驗(yàn)材料：礦泉水瓶一個，玻璃杯一個（要比瓶子的口大）

實(shí)驗(yàn)步驟：

1、把礦泉水瓶裝滿水，再把玻璃杯倒扣在礦泉水瓶上，然后迅速把兩者一起倒立.平穩(wěn)放下后，觀察到水沒有流出來.

2、把礦泉水瓶往上提一點(diǎn)，瓶中的水流到玻璃杯中，玻璃杯中的水面上升，直至玻璃杯中水面高于瓶口.礦泉水瓶中的水停止流動.

3、再向上提一下礦泉水瓶，當(dāng)瓶口離開玻璃杯中的水面時，瓶子中的水又會流到杯子里一些，直到玻璃杯內(nèi)的水沒過瓶口，瓶子里的水就會停止流出.

備注：以上實(shí)驗(yàn)為了便于觀察，我在水中加了一點(diǎn)顏色，因?yàn)樵趶N房完成，我就順手加了一點(diǎn)老抽.大家可以根據(jù)自己的身邊物品選擇添加合適顏色.

為了體現(xiàn)從生活走向物理，從物理走向社會的新教學(xué)理念.遵循初中生由感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識的認(rèn)知規(guī)律[3].我聯(lián)想到生活中的家禽自動飲水器.

下圖是一個給雞喂水的裝置-家禽自動飲水器.把白色的壺裝滿水，然后把紅色的底座裝好，然后再倒過來放在地上，小雞就可以喝水了.

雞喝掉一些水，壺里的水就流出來一些.直至白色壺中水用完.

原理解釋：

開始的時候，飼養(yǎng)員只需要灌滿瓶內(nèi)水，把大口容器倒扣其上即可.然后迅速倒置過來.瓶內(nèi)水是滿的，瓶內(nèi)可看做沒有空氣.由于大氣壓強(qiáng)很大，足以支持十米以上的水柱，所以，飼養(yǎng)員在不用手提小瓶的情況下，水不會流出，也就是大容器里沒水，小雞喝不到水.飼養(yǎng)員提一下小瓶，瓶口就進(jìn)去一部分空氣.根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程PV=nRT，T不變V不變R為常數(shù)，n變大，等式右方變大，要求等式左方也要變大.對于瓶內(nèi)氣體，初始V占據(jù)空間不變，所以P瓶內(nèi)氣體變大，即瓶內(nèi)氣壓變大，但是外界的大氣壓卻不變.P大氣壓=P瓶內(nèi)氣體+P水柱，P瓶內(nèi)氣體↑，要求P水柱↓.所以瓶內(nèi)水會流出，直到P水柱= P小柱′，滿足新的等式P大氣=P瓶內(nèi)氣體′+P水柱′，水面不再下降.此時大容器的水位沒過瓶口.雞就可以喝到水了.

當(dāng)外面的水下降后，瓶口就又進(jìn)去一部分空氣.重復(fù)以上原理，水就又會從瓶內(nèi)流到大容器里.這時又把瓶口封住了，不再進(jìn)空氣，又達(dá)到平衡.直到瓶子里面的水流完為止.

當(dāng)然，實(shí)際生活中的家禽自動飲水器不盡相同，有所改善.但原理相似.

可見，小實(shí)驗(yàn)大道理.悟物窮理，是物理學(xué)科人本特色.我們的教師應(yīng)該透過現(xiàn)象，吃透本質(zhì)，教學(xué)相長.

多思考多研究，是對教師個人專業(yè)素養(yǎng)提升的過程.“教師只有擁有一桶水才能給學(xué)生一杯水，這才是我們真正的學(xué)高為師.” [4]教師要不斷充電、提高自己的知識層次和思維能力，才能給物理課堂注入源源不斷的“活水”，物理課堂才能蓬勃有活力.

參考文獻(xiàn)：

[1]徐德洪.大氣壓強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)初探[J].學(xué)園（教育科研） 2012.第22期.146頁

[2]屈寶珊，全暢 . 瓶吞雞蛋實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)中學(xué)物理（初中版）[J].1998.12，20頁

[3]魯佩用.大氣壓強(qiáng)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計物理教學(xué)探討[J].2014.3月，32卷465期

[4] 尹克榮.談當(dāng)下部分初中物理教師教學(xué)上的專業(yè)缺陷[J].2015.11，69頁