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生物学告诉我们:大气是植物进行光合作用、人体进行新陈代谢的关键物质,由此知道大气的重要性;化学告诉我们:大气是一种无色无味的气体,它可以和多种物质发生化学反应。由此可知大气具有许多性质,但我们不讲大气的重要性,也不讲大气所具有的性质,而是体验大气的巨大威力。
一、体验大气的威力
学生活动:出示一个矿泉水瓶,请学生想办法将它变瘪。
解决方案:①用手挤压瓶子,瓶子就变瘪了。
点评:用手挤或压瓶子是对瓶子施加了力,这个力使瓶子发生形变。
②用嘴对着瓶口吸气,发现瓶子也变瘪了。
追问:我将矿泉水瓶变成纯净水桶,你是否还有这么大的肺活量将水桶吸瘪呢?
反思:这样的开场不仅回顾了之前所学的知识,还吸引了学生的眼球,利用普通的生活道具激起了学生的兴趣,大大提高了课堂气氛和学习效率。
演示实验:准备一个纯净水桶,用棉絮在酒精中浸湿,再用打火机点燃蘸有酒精的棉絮,将点燃的棉絮放入纯净水桶中,用手堵住桶口,出现什么现象?
学生观察后回答:纯净水桶变瘪。
提问:刚才是谁施加了“魔力”将纯净水桶压瘪的呢?——噢,原来是我们周围的大气施展出的巨大威力。
反思:利用矿泉水瓶与纯净水桶的对比,不仅刺激学生的视觉碰撞,而且刺激学生的思维碰撞,让抽象的知识一目了然。
二、证实大气的威力
过渡:气体和固体、液体一样,对周围的物体也有压强,物理学上,将大气对处在其中的物体产生的压强叫做大气压强,简称大气压。下面请学生利用桌上的器材——注射器、吸盘、空杯、薄塑料板和装水水槽设计实验以证实大气压的存在。
设计方案并让学生上台展示:①将两个吸盘对吸,发现要用很大的力气才能分开。②将活塞推至底端,用手堵住注射口,发现拉动活塞要用很大的力气。③将杯子装满水,用塑料板盖住杯子,然后将杯子倒置过来发现塑料板不会掉下来(补充:让学生将杯子轻轻地转动,观察塑料板会不会掉下来,这又能说明什么呢?)。
反思:在这里,我用大部分时间让学生讨论、设计实验以证明大气压的存在,突破原先一味由老师演示——学生观察——归纳总结——得出结论的课堂模式。这样的课堂,主体发生了转换,学生不再是记录者而是知识的探究者。相比传统的授课方式而言,既活跃了课堂气氛,更让学生的思维得到了锻炼,对知识的掌握更牢固,理解得更透彻。
过渡:学生设计的这些实验充分说明大气压的存在,其中的覆杯实验既说明大气压存在还说明大气向各个方向都有大气压,那能否利用这个覆杯实验从反面证实如果没有大气的话,塑料板和里面的水就会掉下来呢?
反思:这样,学生很快就想到用抽气机,做到抽走大气,为老师接下来的演示实验埋好伏笔,更有力地说明确实是大气把水和塑料板托住的,使整个探究过程更有说服力。
演示实验:将覆杯用支架支撑后放入真空罩内,然后用真空泵抽气。随着真空泵不断往外抽气,会出现什么现象呢?
三、测量大气的威力
演示实验:我们把刚才覆杯实验中的杯子换成如右图所示的容器,再进行一次实验,观察会出现什么现象?
学生活动:用两个皮碗,请学生模拟“马德堡半球实验”,体验下是什么感觉。
反思:让学生亲眼看见和亲身体会大气压的巨大,从而激发学生进一步想探究大气压到底有多大的兴趣,为后面的大气压测量做好铺垫,使教学内容不再枯燥,使知识点不再只是死记硬背。
过渡:刚才的两个实验不仅让我们体会到大气压的存在,还让我们感受到大气压很大。那我们想不想知道大气压到底有多大呢?到目前为止,根据我们所学的或所知的有没有一个直接可以测出大气压值的仪器呢?既然没有,那我们要测量大气压就必须要通过压强公式P=■先测出大气压力和受力面积再间接计算得到。请学生利用桌上的器材设计方案测出大气压力。
反思:在测大气压力的过程中,有学生会用吸盘紧压在塑料板上,然后将它们挂在弹簧测力计下读出示数,认为即是大气压力的值。也有学生会认为将整个装置倒置过来,此时弹簧测力计的示数即为大气压力的值。其实,这是学生容易出错的地方,两次设计的方案中弹簧测力计的示数都不是大气压力的值,所以在这里,我直接用受力分析图进行分析,给出当吸盘刚脱离塑料板时弹簧测力计的示数才是大气压力的值。
过渡:分析完后学生进行实验发现拉开吸盘所需的力太大,学生用弹簧测力计无法测出,这就顺理成章地让学生想到换用注射器测大气压力的值。
反思:学生可能会想到用细绳绕注射器一圈,再用刻度尺量出周长,算出直径再算出面积,这样的测量其实是忽略了注射器的厚度,不是有效的受力面积。所以在这里我先用较大的注射器演示:拔出活塞,让学生亲眼观察到有效受力面积应该是活塞的底面积即是注射器的内径。这就为后面讲解特殊方法测受力面积做好了铺垫,也使学生更容易接受和理解所学知识。
学生观察与实验:学生观察注射器后发现注射器上标明容积,我再适当引导把注射器圆筒那段看做是圆柱体,这样学生就容易想到利用圆柱体的体积公式V=SL,只要测出圆柱体的长就可以算出有效受力面积。此时我再追问一下:是不是测出注射器圆筒那段的全部长吗?学生在我的不断点拨下,很容易就能明白注射器上标明的容积是有刻度那部分的容积,所以用刻度尺测量的长度也应该是注射器上有刻度部分的长度。
反思:在整个测大气压值的实验过程中,实验原理和实验操作对学生而言不是难题,但实验的方法和细节是学生难以考虑周全的。所以在这一部分上,我主要采用讲授与引导相结合的教学方法,让学生在实际操作中发现问题,从而引导解决问题,使学生的思维得到锻炼,培养学生全面考虑问题的能力。通过师生共同努力,我们用弹簧测力计测出大气压力的大小F,利用注射器上标明的容积V和用刻度尺量出有刻度部分的长度L后算出有效受力面积S=■,最终就可以得到大气压P=■=■。
分析与讨论:学生根据上面的方法小组完成测量实验后,发现各个小组测出的大气压值有偏差,而且偏差很大。结合教材给出的一个标准大气压值,请学生分析有哪些客观原因会导致测得值偏大,哪些客观原因会导致测得值偏小。
四、利用大气压解释一些生活现象
刚才有学生将矿泉水瓶“吸”瘪了,其实是这位学生通过吸气使瓶内气压变小,外界大气压把矿泉水瓶给压瘪的。生活中还有很多这种“吸”的现象都是与大气压有关的,比如说吸尘器、吸饮料、吸油烟机等。可以这么说,如果没有大气压,这些仪器就无法工作,刚才看到的实验现象就不会出现。
既然周围的大气有如此大的威力,那我们为什么没有被压瘪呢?带着问题,让我们一起遨游在知识的海洋里。
一、体验大气的威力
学生活动:出示一个矿泉水瓶,请学生想办法将它变瘪。
解决方案:①用手挤压瓶子,瓶子就变瘪了。
点评:用手挤或压瓶子是对瓶子施加了力,这个力使瓶子发生形变。
②用嘴对着瓶口吸气,发现瓶子也变瘪了。
追问:我将矿泉水瓶变成纯净水桶,你是否还有这么大的肺活量将水桶吸瘪呢?
反思:这样的开场不仅回顾了之前所学的知识,还吸引了学生的眼球,利用普通的生活道具激起了学生的兴趣,大大提高了课堂气氛和学习效率。
演示实验:准备一个纯净水桶,用棉絮在酒精中浸湿,再用打火机点燃蘸有酒精的棉絮,将点燃的棉絮放入纯净水桶中,用手堵住桶口,出现什么现象?
学生观察后回答:纯净水桶变瘪。
提问:刚才是谁施加了“魔力”将纯净水桶压瘪的呢?——噢,原来是我们周围的大气施展出的巨大威力。
反思:利用矿泉水瓶与纯净水桶的对比,不仅刺激学生的视觉碰撞,而且刺激学生的思维碰撞,让抽象的知识一目了然。
二、证实大气的威力
过渡:气体和固体、液体一样,对周围的物体也有压强,物理学上,将大气对处在其中的物体产生的压强叫做大气压强,简称大气压。下面请学生利用桌上的器材——注射器、吸盘、空杯、薄塑料板和装水水槽设计实验以证实大气压的存在。
设计方案并让学生上台展示:①将两个吸盘对吸,发现要用很大的力气才能分开。②将活塞推至底端,用手堵住注射口,发现拉动活塞要用很大的力气。③将杯子装满水,用塑料板盖住杯子,然后将杯子倒置过来发现塑料板不会掉下来(补充:让学生将杯子轻轻地转动,观察塑料板会不会掉下来,这又能说明什么呢?)。
反思:在这里,我用大部分时间让学生讨论、设计实验以证明大气压的存在,突破原先一味由老师演示——学生观察——归纳总结——得出结论的课堂模式。这样的课堂,主体发生了转换,学生不再是记录者而是知识的探究者。相比传统的授课方式而言,既活跃了课堂气氛,更让学生的思维得到了锻炼,对知识的掌握更牢固,理解得更透彻。
过渡:学生设计的这些实验充分说明大气压的存在,其中的覆杯实验既说明大气压存在还说明大气向各个方向都有大气压,那能否利用这个覆杯实验从反面证实如果没有大气的话,塑料板和里面的水就会掉下来呢?
反思:这样,学生很快就想到用抽气机,做到抽走大气,为老师接下来的演示实验埋好伏笔,更有力地说明确实是大气把水和塑料板托住的,使整个探究过程更有说服力。
演示实验:将覆杯用支架支撑后放入真空罩内,然后用真空泵抽气。随着真空泵不断往外抽气,会出现什么现象呢?
三、测量大气的威力
演示实验:我们把刚才覆杯实验中的杯子换成如右图所示的容器,再进行一次实验,观察会出现什么现象?
学生活动:用两个皮碗,请学生模拟“马德堡半球实验”,体验下是什么感觉。
反思:让学生亲眼看见和亲身体会大气压的巨大,从而激发学生进一步想探究大气压到底有多大的兴趣,为后面的大气压测量做好铺垫,使教学内容不再枯燥,使知识点不再只是死记硬背。
过渡:刚才的两个实验不仅让我们体会到大气压的存在,还让我们感受到大气压很大。那我们想不想知道大气压到底有多大呢?到目前为止,根据我们所学的或所知的有没有一个直接可以测出大气压值的仪器呢?既然没有,那我们要测量大气压就必须要通过压强公式P=■先测出大气压力和受力面积再间接计算得到。请学生利用桌上的器材设计方案测出大气压力。
反思:在测大气压力的过程中,有学生会用吸盘紧压在塑料板上,然后将它们挂在弹簧测力计下读出示数,认为即是大气压力的值。也有学生会认为将整个装置倒置过来,此时弹簧测力计的示数即为大气压力的值。其实,这是学生容易出错的地方,两次设计的方案中弹簧测力计的示数都不是大气压力的值,所以在这里,我直接用受力分析图进行分析,给出当吸盘刚脱离塑料板时弹簧测力计的示数才是大气压力的值。
过渡:分析完后学生进行实验发现拉开吸盘所需的力太大,学生用弹簧测力计无法测出,这就顺理成章地让学生想到换用注射器测大气压力的值。
反思:学生可能会想到用细绳绕注射器一圈,再用刻度尺量出周长,算出直径再算出面积,这样的测量其实是忽略了注射器的厚度,不是有效的受力面积。所以在这里我先用较大的注射器演示:拔出活塞,让学生亲眼观察到有效受力面积应该是活塞的底面积即是注射器的内径。这就为后面讲解特殊方法测受力面积做好了铺垫,也使学生更容易接受和理解所学知识。
学生观察与实验:学生观察注射器后发现注射器上标明容积,我再适当引导把注射器圆筒那段看做是圆柱体,这样学生就容易想到利用圆柱体的体积公式V=SL,只要测出圆柱体的长就可以算出有效受力面积。此时我再追问一下:是不是测出注射器圆筒那段的全部长吗?学生在我的不断点拨下,很容易就能明白注射器上标明的容积是有刻度那部分的容积,所以用刻度尺测量的长度也应该是注射器上有刻度部分的长度。
反思:在整个测大气压值的实验过程中,实验原理和实验操作对学生而言不是难题,但实验的方法和细节是学生难以考虑周全的。所以在这一部分上,我主要采用讲授与引导相结合的教学方法,让学生在实际操作中发现问题,从而引导解决问题,使学生的思维得到锻炼,培养学生全面考虑问题的能力。通过师生共同努力,我们用弹簧测力计测出大气压力的大小F,利用注射器上标明的容积V和用刻度尺量出有刻度部分的长度L后算出有效受力面积S=■,最终就可以得到大气压P=■=■。
分析与讨论:学生根据上面的方法小组完成测量实验后,发现各个小组测出的大气压值有偏差,而且偏差很大。结合教材给出的一个标准大气压值,请学生分析有哪些客观原因会导致测得值偏大,哪些客观原因会导致测得值偏小。
四、利用大气压解释一些生活现象
刚才有学生将矿泉水瓶“吸”瘪了,其实是这位学生通过吸气使瓶内气压变小,外界大气压把矿泉水瓶给压瘪的。生活中还有很多这种“吸”的现象都是与大气压有关的,比如说吸尘器、吸饮料、吸油烟机等。可以这么说,如果没有大气压,这些仪器就无法工作,刚才看到的实验现象就不会出现。
既然周围的大气有如此大的威力,那我们为什么没有被压瘪呢?带着问题,让我们一起遨游在知识的海洋里。