八年级全册第三节 空气的“力量”第1课时教案

第3节　空气的“力量”

第一课时　大气压强

教学目标

【知识与技能】

1．知道大气压强的存在；了解大气压强产生的原因．

2．知道托里拆利实验的原理、过程和结论．

3．知道1个标准大气压的值．

【过程与方法】

1．学生进行实验探究体会大气压强的存在，估测大气压强的大小，体会科学探究的过程．

2．通过对托里拆利实验的学习，使学生认识和理解用液体压强来研究大气压强的等效替代的科学方法．

【情感、态度与价值观】

运用大气压强的知识解释生活、生产中的有关现象，使学生体会到物理知识与生活的密切联系，具有用物理知识解释日常生活现象的意识．

重点难点

【重点】

利用实验验证大气压强的存在．

【难点】

大气压强的估测和测定．

教学过程

知识点一　大气压强的存在

【自主学习】

阅读课本P156－158，完成以下问题：

大气对浸在它里面的物体的压强叫大气压强，简称大气压或气压.地球上的万物无不在大气层之中，它们都受到大气压强．

【合作探究】

探究一　冷水浇铁皮罐实验

拿一空铁皮罐，放少许水，罐口打开，放在火上将水烧开．水烧开后，分别做以下实验：(1)将未盖盖子的铁皮罐小心放入盆内，然后用冷水浇铁皮罐．(2)将铁皮罐罐口用盖子盖紧，小心放入盆内，然后用冷水浇铁皮罐．

仔细观察以上实验过程，回答下列问题：

1．分别观察到什么实验现象？

答：未盖盖子的铁皮罐安然无恙，用盖子盖紧的铁皮罐塌陷．

2．产生该实验现象的原因是什么？

答：前者，内外压强相互平衡抵消；后者，内部压强减小，罐子在外界大气压作用下塌陷．

3．该实验说明了什么？

答：该实验证明了大气存在压强，即大气压．

演示一　感受大气的存在

(1)覆杯实验：将硬纸片盖住装满水的玻璃杯口，用手按住，并倒置过来，让学生观察放手后的现象(如图甲所示)，并转动杯子至水平位置(图乙)，再转动一周，让硬纸片分别朝前、后、左、右四个方向．

(2)吞蛋实验：在广口瓶中放入一些沙子，将点燃的酒精棉花放入广口瓶中，用剥了皮的熟鸡蛋堵在瓶口(图丙)．

仔细观察以上演示过程，回答下列问题：

1．上述图甲、乙、丙实验的现象分别是什么？分析可得到怎样的结论？

答：甲、乙中硬纸片不会掉下来，表明大气有向上、向左、向右、向前、向后的压强；图丙中鸡蛋会被吞入瓶中，表明大气有向下的压强．

2．通过以上演示过程及其现象可以归纳出什么结论？

答：地球周围被厚厚的大气包围着，空气也像液体一样受到重力的作用而且能够流动，因此空气内部向各个方向都有压强．

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　测量大气压

【自主学习】

阅读课本P158－161，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1个标准大气压，用字母p0表示，p0＝1.013×105Pa.在粗略计算中，1个标准大气压可以取为1×105Pa.

【合作探究】

探究二　大气压强的测量

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：在长约1 m、一端封闭的玻璃管里灌满汞液，用手指将管口堵住，然后倒插在汞液槽中，放开手指，管内汞液面下降到一定高度时不再下降，汞液处于静止状态．

实验分析：玻璃管上端为真空，没有压强，玻璃管内的汞之所以能够高于汞液槽内的汞，就是因为汞液槽内的汞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汞柱产生的压强，即p大气＝p汞＝ρ汞gh.我们通常把760 mm高的汞柱产生的压强叫做标准大气压，用字母p0表示．

实验中的注意事项：(1)管内汞柱是由大气压支持的，所以管内汞柱的高度代表了大气压强的大小，也就是说，在操作正确的前提下，只要大气压强不变，管内汞柱的高度就不变．

(2)汞柱高度是指管内外汞液面的竖直高度差，不是指倾斜管内汞柱的长度．因此，实验中使玻璃管倾斜后，管内汞柱长度增加，而汞柱的竖直高度不变．

(3)实验中，玻璃管的粗细(内径不同)不会影响大气压强的测定值，因为液体的压强只与液体的密度、深度有关，与液体的重力、体积无关．

(4)实验中玻璃管进入汞液槽中的深度对测量值没有影响，管口向上提，管内汞液面上方真空部分体积增大，汞柱高度不变；管口向下按，管内汞液面上方真空部分体积减小，汞柱的高度不变．

(5)当管内汞液面上方进入空气后，测得的大气压值比实际值要小．

2．为什么要灌满汞？

答：开始时将玻璃管内灌满汞是为了排出玻璃管内的空气．

3．汞液面下降了一段距离后为什么不再下降了？

答：当压强相等时，汞液面就不会再下降了，此时汞液槽外的大气压支撑着玻璃管内一定高度的汞．

4．怎样通过计算得出大气压强的大小？

答：管内外汞液面高度差不再变化时，管内760 mm 的汞柱产生的压强就是大气压强的值．p＝ρgh＝13.6×103 kg/m3×9.8 N/kg×0.76 m≈1.013×105 Pa.

5．托里拆利实验中汞柱的高度与玻璃管的粗细、倾斜与否、上提、下压是否有关？

答：因为p＝ρgh，液体压强与汞柱的高度有关，而汞柱的高度与玻璃管的粗细、倾斜与否、上提、下压无关．

6．如果玻璃管上端敲破一个洞，管内的汞液将会向上喷出还是向下落回汞液槽？

答：破洞后的玻璃管与汞液槽成了连通器，管内的汞液将向下落回汞液槽．

7．由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．

探究三　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空盒气压计(金属盒气压计)．汞气压计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；而空盒气压计(如下图所示)体积小、携带方便，但是测量不够精确．

【教师点拨】

1．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．

2．在托里拆利实验中，汞柱的高度是指管内外汞液面的竖直高度差，且汞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汞液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.

课堂小结

1．大气压强的存在

2．测量大气压

(1)大气压与托里拆利实验产生的压强相等．

1个标准大气压＝760 mm高汞柱所产生的压强＝1.013×105 Pa.

(2)测量大气压强的工具

①金属盒气压计

②汞气压计

练习设计

完成本课对应训练．

温馨提示：实验视频见课件．