物理粤沪版3 大气压与人类生活教案及反思

第3节　大气压与人类生活

教学目标

【知识与技能】

1．通过实验或事例，体验大气压的存在．会用大气压相关知识解释生活中常见的现象．

2．了解大气压的测量方法和估测方法，知道1个标准大气压的数值，认识气压计．

3．了解大气压随高度的变化规律，知道大气压对人体的影响．

4．知道水的沸点与气压的关系，了解高压锅的工作原理．

【过程与方法】

1．观察并描述跟大气压有关的现象，体验大气压强的存在．

2．经历估测大气压强的过程，领会估测大气压的方法．

【情感、态度与价值观】

培养认真思考、理论联系实际的科学态度．

重点难点

【重点】

体验大气压强的存在，感知大气压强的大小．

【难点】

1．理解大气压产生的原因及方向．

2．托里拆利实验及原理．

3．感知大气压的大小．

教学过程

知识点一　大气压的存在

【自主学习】

阅读课本P75－77，完成以下问题：

由大气产生的压强叫做大气压强，简称大气压．

【合作探究】

演示一　感受大气压的存在

1．将硬纸片平放在平口玻璃杯口，用左手按住，用右手拿起玻璃杯并将其倒置过来，放开左手后，看到什么现象？

答：硬纸片掉下．

2．如图所示，将玻璃杯装满水，仍用硬纸片盖住玻璃杯口，用左手按住，用右手拿起玻璃杯并将其倒置过来，暂不放开左手，先请同学们猜一猜：放开左手后，会看到什么现象？为什么会这样？

答：硬纸片和杯内的水都没有掉下来；这是由于大气的作用托住了硬纸片及其上方的水．

3．将挂物钩(如图所示)的吸盘压在光滑的墙壁上，再将重物挂在钩上，吸盘仍然不会脱落．这又是什么原因呢？

答：这是由于将吸盘内的空气挤出，大气压便将吸盘紧压在墙壁上．

探究一　大气压强

1．什么是大气压强？

答：大气对浸在它里面的物体产生的压强叫做大气压强，通常简称为大气压或气压．

2．大气压产生的原因是什么？

答：大气有重力且具有流动性．

3．大气压强有何特点？

答：大气向各个方向都有压强；大气内部某一点向各个方向的压强相等；大气压强随深度增加而增大．

4．大气压在我们周围时刻存在，而我们却没有感觉，这是什么原因？

答：这是因为人体就像开口的铁皮罐，身体内外均与空气相通，身体各部位内外所受的压力相同，内外平衡．

知识拓展　大气压的存在——马德堡半球实验

早在1654年，德国马德堡市市长奥托·格里克就在马德堡市公开表演一个著名实验——马德堡半球实验．他把两个直径为30 cm铜质空心半球紧紧地扣在一起，用抽气机抽出球内的空气，然后用16匹马向相反方向拉两个半球，结果费了很大的劲才把它们拉开．

【教师点拨】

大气压强随深度增加而增大，这里的深度是指从大气层外表面向下的距离，也可以说大气压随海拔高度的增加而减小．

【跟进训练】

用自来水钢笔吸墨水时，只要把弹簧片按几下松开，墨水就吸到橡皮管里去了，这是因为(　C　)

A．橡皮管有吸力

B．弹簧片有吸力

C．大气压的作用

D．橡皮管里真空有吸力

知识点二　大气压的测量

【自主学习】

阅读课本P77－79，完成以下问题：

1．托里拆利实验既说明大气压的存在，又准确地测出了大气压的值．

2．通常把760 mm高水银柱产生的压强叫做一个标准大气压，用字母p0表示，p0＝1.013×105Pa.在粗略计算中，一个标准大气压可以取1×105Pa.

【合作探究】

探究二　估测大气压

先把注射器(如图所示)的活塞推至顶端，把管内空气排出，用橡皮帽把它的小孔堵住．然后在活塞下端悬挂钩码，并逐渐增加钩码数量，直到活塞开始被拉动时为止．

观察以上操作过程，回答下列问题．

1．要计算大气对注射器活塞的压强p，需要测出什么？

答：需要测出大气对活塞的压力和活塞的面积．

2．怎样测量大气对活塞的压力和活塞的面积呢？能否从二力平衡的角度想出什么办法呢？

答：由二力平衡的条件可知，活塞受到向下的拉力等于活塞受到的大气压力；活塞的面积测量可通过测活塞周长的方法．

3．用液体代替活塞是否更好呢？说出理由．

答：使用一个长滴管，将长滴管下端放进红墨水中，先轻轻挤压滴管的胶囊，再用力挤压，让学生观察液柱上升的情况．

4．液柱为什么会上升呢？假如玻璃管足够长，液柱会一直上升吗？

答：当用力把玻璃管里面的空气挤出来时，由于外界大气压的作用，使液柱上升；若把玻璃管内的空气全部排除，当玻璃管内水柱的压强等于外界大气压时，水就不再上升了，而且保持一定高度．

探究三　大气压的测量

1．大气压强到底有多大呢？我们能测量出大气压的值吗？

答：可通过托里拆利实验测量出大气压的值．

实验目的：测量大气压强的值．

实验步骤：如图所示，在长约1 m、一端封闭的玻璃管里灌满水银，用手指将管口堵住，然后倒插在水银槽中，放开手指，管内水银面下降到一定高度时不再下降，水银处于静止状态．

实验分析：玻璃管上端为真空，没有压强，玻璃管内的水银之所以能够高于水银槽内的水银，就是因为水银槽内的水银受到大气压强的作用．

实验结论：大气压强的数值等于它支撑的水银柱产生的压强，即p大气＝p水银＝ρ水银gh.我们通常把760 mm高的水银柱产生的压强叫做一个标准大气压，用字母p0表示．

2．一个标准大气压的值是多少？

答：p0＝ρgh＝13.6×103 kg/m3×9.8 N/kg×0.76 m＝1.013×105 Pa.

3．由一个标准大气压的值可以计算出大气压作用在一个人手掌上的压力约为500 N，相当于一个质量为50 kg的人站在你手掌上产生的压力．这么大的压力，我们为何感觉不到呢？

答：因为人体内也存在压强，内外压力相互平衡；另外，人长期生活在大气中，已经适应这种环境了．

探究四　气压计

1．什么叫气压计？

答：测量大气压的仪器叫做气压计．

2．常见的气压计有哪些？

答：气压计有汞气压计和无液气压计(金属盒气压计)．汞气压计(如图甲所示)的原理是托里拆利实验，测量准确，但体积大、携带不便，常用于气象站和实验室测气压；而无液气压计(如图乙所示)体积小、携带方便，但是测量不够精确．

【教师点拨】

1．一个标准大气压的数值为1.013×105 Pa，它相当于在1 cm2表面受到10 N的压力．通常人们把760 mm汞柱所产生的压强，叫做一个标准大气压．

2．在托里拆利实验中，水银柱的高度是指管内外水银面的竖直高度差，且水银柱的高度只随外界大气压的变化而变化，跟玻璃管的粗细、玻璃管是否竖直以及水银面与管顶的距离等无关．

【跟进训练】

1．下列现象中，不能说明大气压存在的是(　D　)

A．堵上茶壶盖上的小孔，壶里的水不容易倒出来

B．用吸管可以把杯中的果汁吸到口中

C．托里拆利实验

D．船闸

2．测定大气压值的著名实验是托里拆利实验，大气压值约为1.01×105Pa.

知识点三　大气压与人类生活

【自主学习】

阅读课本P79－82，完成以下问题：

1．大气压随高度增加而减小．在海拔3 000 m以内，大约每升高10 m，大气压减小100Pa.

2．天气的变化也会影响大气压．

【合作探究】

气压随高度的变化是怎样的？

答：(1)大气压随高度的升高而减小．由于越向高空，空气越稀薄，空气的密度越小，由于大气层密度变化是不均匀的，因此压强随高度的变化也是不均匀的．在海拔3 000 m以内，大约每升高10 m，大气压减小100 Pa.(2)天气、气候影响大气压．一般来说冬天的气压比夏天高，晴天的气压比阴雨天的高．

探究五　水的沸点与气压的关系

将烧瓶内的水加热至沸腾后将酒精灯移开，停止加热，水的沸腾停止；若用抽气机将烧瓶内部的空气抽出，我们看到停止沸腾的水又沸腾起来．

观察以上探究过程，回答下列问题：

1．出现以上现象的原因是什么？

答：抽出空气则瓶内的气压减小．停止沸腾的水，温度降低了，还能沸腾起来说明瓶内水的沸点降低了．

2．由以上探究过程可以得出什么结论？

答：一切液体的沸点都随气压的减小而降低，随气压的增大而升高．高压锅就是根据这一原理制成的．

演示二　大气压强在生活中的应用

1．大气压强在生活中的应用有哪些？

答：有高压锅、航天服、离心式水泵及高压氧舱等．

2．你知道航天服的设计原理吗？

答：航天服按功能可分为舱内用航天服和舱外用航天服．舱内航天服也称应急航天服(如图甲所示)，当载人航天器座舱发生泄漏，压力突然降低时，航天员及时穿上它，接通舱内与之配套的供氧、供气系统，服装内就会立即充压供气，并能提供一定的温度保障和通信功能．航天员一般在航天器上升、变轨、降落等易发生事故的阶段穿上舱内航天服，而在正常飞行中则不需要穿着．舱外航天服(如图乙所示)比舱内航天服要复杂得多，它是航天员出舱进入宇宙空间进行活动的保障和支持系统．它不仅需要具备独立的生命保障和工作能力，包括极端热环境的防护和人体平衡控制、氧气供应和压力控制、服内微环境的通风净化、测控与通信保障、电源供应、航天员视觉防护与保障等，而且还需具有良好活动性能的关节系统以及在主要系统故障情况下的应急供氧系统．

3．离心式水泵是怎样工作的？

答：离心式水泵由泵壳、叶轮、泵轴、泵架等组成．启动前应先往泵里灌满水，启动后旋转的叶轮带动泵里的水高速旋转，水做离心运动，向外甩出并被压入出水管．水被甩出后，叶轮附近的压强减小，在转轴附近就形成一个低压区．这里的压强比大气压低得多，外面的水就在大气压的作用下，冲开底阀从进水管进入泵内．冲进来的水在随叶轮高速旋转中又被甩出，并压入出水管．叶轮在动力机带动下不断高速旋转，水就源源不断地从低处被抽到高处．

【教师点拨】

1．在温度不变的条件下，一定质量的气体，体积减小压强增大，体积增大压强减小．

2．大气压强在生活中的应用广泛，常见的应用实例除去离心式抽水机、活塞式抽水机之外，还包括吸管吸饮料、吸盘、钢笔吸墨水、圆珠笔等等．

【跟进训练】

下列事例中，利用大气压作用的是(　A　)

A．小王用吸管将饮料吸入口中

B．医生用针筒把药水推入病人肌肉中

C．小李用图钉把地图钉在墙上

D．深水潜水员要穿特制的抗压潜水服

课堂小结

1．大气压的存在

2．大气压的测量

(1)托里拆利实验的原理

(2)1个标准大气压：p0＝1.013×105 Pa

3．大气压与人类生活

(1)气压与高度的关系

(2)液体沸点与气压的关系

(3)应用：高压锅、航天服

练习设计

完成本课对应训练．

温馨提示：实验视频见课件．