论文部分内容阅读
中图分类号：G4 文献标识码：A
一、摘要
“大气压强”与人们日常生活紧密相关，但对学生而言，要理解它的存在和知道它的大 小是一件十分困难的事情。本研究通过大气压强可视化自制教具能够帮助学生更好的理解 “大气压强有没有？”“大气压强朝向哪？”以及“大气压强有多大 ？”等相关问题。
二、教具制作背景
“大气压强”作为初中物理的重要概念之一，一直是教学研究的重点。大气压强是否存在是教学面临的首要问题，许多证明大气压强存在的创新实验的确促进了教学的发展。然而，这些创新实验也普遍存在一些问题，如器材多、过程短、不能直接反映大气压强的作用与大小等，给大气压强的教学造成了一定的影响。现行人教版初中物理教材“大气压强”一节中，为了验证大气压强的存在，列举了三个实验，分别涉及吸盘、覆杯实验和用吸管喝饮料。在“大气压的测量”部分所列举的铁桶实验均为日常生活中常见的现象和简单易做的演示实验”。然而，覆杯实验在教学中却经常被学生质疑是水黏住了纸片：而将铁桶内的水先加热，后用冷水浇铁桶的做法也存在着热胀冷缩的嫌疑。其次，在讲授大气压强测量时，教材中因为缺乏对托里拆利实验形成原因的讲解而增加了教学难度。
综上所述，作为与生产生活有着密切联系的重要物理概念，“大气压强”的教学研究仍然存在进一步挖掘的空间。因此，本研究设计了一款实验器材少而简、实验现象直观明显并能直接反映大气压强大小的可视化自制教具，旨在帮助学生形成关于“大气压强”这一概念更加直观的认识。此教具既可证明大气压强的存在、又可顯示大气压强的方向、还可用于计算大气压强的大小。
三、教具创新点
1.渗透跨学科融合教育理念
本研究中的“大气压强可视化自制教具”以理解物理学中“大气压强概念”为主要任务和目标，以生物学中的“人体呼吸过程”、数学中的“科学计数法”为辅助手段和方法，形象、直观的帮助学生更好的理解大气压强知识的同时，也丰富和拓展了学生的学习资源与认知视野，为学生成长建立了“学科融合”式学习能力的发展平台。
2.化抽象为形象
大气看不见摸不到，大气压强更是难以感知，因此由大气压强引起的相关现象一般都较为抽象，难以理解。本研究中的“大气压强可视化自制教具”中所涉及的影响因素仅为气球内外的空气而不与其他因素相牵连，学生能够直接将气球大小的变化同大气压强联系到一起。并且，该实验不是“一次性”实验，学生可反复操作，多次观察小气球的状态变化，感受大气压强的作用。
3.化定性为定量
以往的“覆杯实验”、“虹吸实验”“吞蛋实验”等往往只能定性的说明大气压强的存在，但是无法定量描述气体压强究竟有多大。本研究中的“大气压强可视化自制教具”巧妙的加入U型压力计，通过压力计内液柱的变化即可计算出气体压强的大小。
4.取材环保、制作简便
本研究中的“大气压强可视化自制教具”使用的材料大部分为日常生活中随处可见的物品，如水杯、吸管、气球等。并且制作工艺很简单，只需要简单的打孔、密封即可，在家即可完成。
四、教具装置图
如图1为“大气压强可视化自制教具”照片，其中：①U型压力计②橡胶管③塑料水壶④小气球⑤大气球。
五、教具制作原理
如图2所示，当我们用力向内推动壶底气球膜时，会使壶内气体体积变小，压强变大，而壶外的大气压强是保持不变的，这样就像成了一个“内高外低”的压强差。壶身四周小气球内部的气体与壶内相连，因此，当壶内气体压强变大、外界压强不变时，气球扩张。而壶内小气球内部的气体与外界大气相连，因此，当气体压强变大、外界压强不变时，气球收缩。
反之，当我们用力向外拉动壶底气球膜时，会使壶内气体体积变大，压强变小，壶外的大气压强依旧保持不变，这样就像成了一个“内底外高”的压强差。因此壶身四周小气球会收缩，而壶内小气球会扩张。
用一根橡皮管将塑料壶与U型压力计相连接，静止状态，U型管两侧液体所受到的压强相等，液面都位于0刻度线。当我们用力向内推动壶底气球膜时，壶内气体压强变大，导致U型管内与塑料壶相连的一侧液柱（左侧液柱）下降，另外一侧液柱上升。两侧液柱的压强值相减，即为其体内部变化的压强大小。
6、教具制作方法
大气压强可视化自制教具主要由U型压力计和塑料水壶构成。首先切割塑料水壶的底部，然后用打孔器在塑料水壶的壶身打出13个小孔，其中12个小孔插上塑料管后与小气球相连，剩下的一个小孔插上塑料管后通过橡胶管与U型压力计连接。接下来将塑料水壶自带的吸管剪短，并套上小气球，置于壶内。再然将大气球套在塑料壶底，最后用AB胶密封所有接口。
7、教具演示方法
盖好壶顶盖子，确保密封后向内推动壶底的气球膜，可以看见四周的小气球全部鼓起来了。再向外拉动壶底的气球膜，可以看见四周的小气球又全部都憋了。并且壶身四周小球的状态何壶内小球的状态刚好相反。可以说明大气压强是存在的，并且大气压强的方向是朝向各个方向的。
把塑料水壶与U型压力计相连接，再次推动壶底的气球膜，可以看见U型压力计的示数发生变化，记录下U型压力计左右液面示数，即可计算出壶内气体压强大小。
一、摘要
“大气压强”与人们日常生活紧密相关，但对学生而言，要理解它的存在和知道它的大 小是一件十分困难的事情。本研究通过大气压强可视化自制教具能够帮助学生更好的理解 “大气压强有没有？”“大气压强朝向哪？”以及“大气压强有多大 ？”等相关问题。
二、教具制作背景
“大气压强”作为初中物理的重要概念之一，一直是教学研究的重点。大气压强是否存在是教学面临的首要问题，许多证明大气压强存在的创新实验的确促进了教学的发展。然而，这些创新实验也普遍存在一些问题，如器材多、过程短、不能直接反映大气压强的作用与大小等，给大气压强的教学造成了一定的影响。现行人教版初中物理教材“大气压强”一节中，为了验证大气压强的存在，列举了三个实验，分别涉及吸盘、覆杯实验和用吸管喝饮料。在“大气压的测量”部分所列举的铁桶实验均为日常生活中常见的现象和简单易做的演示实验”。然而，覆杯实验在教学中却经常被学生质疑是水黏住了纸片：而将铁桶内的水先加热，后用冷水浇铁桶的做法也存在着热胀冷缩的嫌疑。其次，在讲授大气压强测量时，教材中因为缺乏对托里拆利实验形成原因的讲解而增加了教学难度。
综上所述，作为与生产生活有着密切联系的重要物理概念，“大气压强”的教学研究仍然存在进一步挖掘的空间。因此，本研究设计了一款实验器材少而简、实验现象直观明显并能直接反映大气压强大小的可视化自制教具，旨在帮助学生形成关于“大气压强”这一概念更加直观的认识。此教具既可证明大气压强的存在、又可顯示大气压强的方向、还可用于计算大气压强的大小。
三、教具创新点
1.渗透跨学科融合教育理念
本研究中的“大气压强可视化自制教具”以理解物理学中“大气压强概念”为主要任务和目标，以生物学中的“人体呼吸过程”、数学中的“科学计数法”为辅助手段和方法，形象、直观的帮助学生更好的理解大气压强知识的同时，也丰富和拓展了学生的学习资源与认知视野，为学生成长建立了“学科融合”式学习能力的发展平台。
2.化抽象为形象
大气看不见摸不到，大气压强更是难以感知，因此由大气压强引起的相关现象一般都较为抽象，难以理解。本研究中的“大气压强可视化自制教具”中所涉及的影响因素仅为气球内外的空气而不与其他因素相牵连，学生能够直接将气球大小的变化同大气压强联系到一起。并且，该实验不是“一次性”实验，学生可反复操作，多次观察小气球的状态变化，感受大气压强的作用。
3.化定性为定量
以往的“覆杯实验”、“虹吸实验”“吞蛋实验”等往往只能定性的说明大气压强的存在，但是无法定量描述气体压强究竟有多大。本研究中的“大气压强可视化自制教具”巧妙的加入U型压力计，通过压力计内液柱的变化即可计算出气体压强的大小。
4.取材环保、制作简便
本研究中的“大气压强可视化自制教具”使用的材料大部分为日常生活中随处可见的物品，如水杯、吸管、气球等。并且制作工艺很简单，只需要简单的打孔、密封即可，在家即可完成。
四、教具装置图
如图1为“大气压强可视化自制教具”照片，其中：①U型压力计②橡胶管③塑料水壶④小气球⑤大气球。
五、教具制作原理
如图2所示，当我们用力向内推动壶底气球膜时，会使壶内气体体积变小，压强变大，而壶外的大气压强是保持不变的，这样就像成了一个“内高外低”的压强差。壶身四周小气球内部的气体与壶内相连，因此，当壶内气体压强变大、外界压强不变时，气球扩张。而壶内小气球内部的气体与外界大气相连，因此，当气体压强变大、外界压强不变时，气球收缩。
反之，当我们用力向外拉动壶底气球膜时，会使壶内气体体积变大，压强变小，壶外的大气压强依旧保持不变，这样就像成了一个“内底外高”的压强差。因此壶身四周小气球会收缩，而壶内小气球会扩张。
用一根橡皮管将塑料壶与U型压力计相连接，静止状态，U型管两侧液体所受到的压强相等，液面都位于0刻度线。当我们用力向内推动壶底气球膜时，壶内气体压强变大，导致U型管内与塑料壶相连的一侧液柱（左侧液柱）下降，另外一侧液柱上升。两侧液柱的压强值相减，即为其体内部变化的压强大小。
6、教具制作方法
大气压强可视化自制教具主要由U型压力计和塑料水壶构成。首先切割塑料水壶的底部，然后用打孔器在塑料水壶的壶身打出13个小孔，其中12个小孔插上塑料管后与小气球相连，剩下的一个小孔插上塑料管后通过橡胶管与U型压力计连接。接下来将塑料水壶自带的吸管剪短，并套上小气球，置于壶内。再然将大气球套在塑料壶底，最后用AB胶密封所有接口。
7、教具演示方法
盖好壶顶盖子，确保密封后向内推动壶底的气球膜，可以看见四周的小气球全部鼓起来了。再向外拉动壶底的气球膜，可以看见四周的小气球又全部都憋了。并且壶身四周小球的状态何壶内小球的状态刚好相反。可以说明大气压强是存在的，并且大气压强的方向是朝向各个方向的。
把塑料水壶与U型压力计相连接，再次推动壶底的气球膜，可以看见U型压力计的示数发生变化，记录下U型压力计左右液面示数，即可计算出壶内气体压强大小。