§9.3大氣浮力
★整體設計說明★
本節內容是在中學生對固體以及液體的浮力的認識基礎上，針對二氧化碳是否存在浮力、氣體浮力有這些特征以及怎樣檢測大氣壓值這三個問題，進行的一堂以班主任為主導、學生為主體的一節課。本節課在一定的熱學知識的基礎上，通過實驗的探究過程，使中學生的觀察能力、設計實驗能力、分析能力、交流合作的能力、歸納總結的能力得到一定的鍛練。在教學中，根據“體驗→思考→分析→探究→應用”的思路逐一展開，讓中學生體驗大氣壓的存在，討論大氣壓的特性，探究檢測大氣壓的方式，以及應用大氣壓知識解決實際問題。在教學中，除了要關注中學生“知道哪些”，更要關注中學生“怎樣能夠曉得”，所以，能動手做的實驗就讓中學生自己動手做，給中學生親近感和真實感，多媒體起到穿針引線的作用，形象補充說明的作用。
★教學剖析★
（1）教材剖析
對大氣浮力的研究是在上面所學的基礎上，結合力的檢測、二力平衡、壓力、壓強、液體浮力等內容來認識的，先通過感知大氣浮力的存在，再進一步學習大氣浮力的檢測和應用。既是對往年固體液體浮力知識的備考鞏固，又是對浮力知識的推進和提升，也為旁邊學習“流體流速與浮力的關系”奠定了堅實基礎。所以，本節課在數學知識的學習中起到了承前啟后的作用,是本章的重點，大氣浮力的學習對人們的日常生活，生產技術和科學研究等有廣泛的意義。
（2）教法建議
按照新課程基本理念“注重科學探究，倡導學習方法多元化”，在本課教學中采用探究性教學模式。通過實驗探究、討論交流，鼓勵中學生的行為參與和思維參與，充分彰顯中學生在教學中的主體作用。使中學生從具體的探究活動中獲得體驗，培養中學生嚴謹的科學心態。
（3）學情剖析
中學生在上面早已學習過固體浮力和液體浮力，對浮力知識有所了解，通過一系列實驗和生活中的現象讓中學生感遭到大氣浮力的存在和運用，突破難點。中學生對科學探究的過程有了一定的了解，這兒要逐漸引導中學生完成估測大氣壓值的探究實驗，放手讓中學生完成，并對實驗進行評估交流。在教學中通過實驗和多媒體，以實驗為基礎、感性認識為依托，逐漸引導中學生借助已有知識解決新的問題，中學生完全才能完成本節內容的學習。
（4）學法建議
中學生課前要做好充分的打算，明晰探究任務，在任務的驅動下充分發揮學習積極性和主動性，選擇身邊的物品與器材，進行開放性的體驗和實驗，力爭把這些“完成方式”知識改成“待建方式”的知識，模擬當初科學家的探求過程，通過探求去獲得知識。
★教學目標★
1．知識與技能：
（1）了解大氣壓的存在。
（2）了解檢測大氣浮力的方式，了解大氣浮力的大小和單位，理解托里拆利實驗原理、過程和推論，曉得標準大氣壓的數值。
（3）曉得大氣壓形成的緣由，曉得大氣壓與高度和沸點的關系。
（4）認識生活中借助大氣壓的現象，了解抽水機的工作原理。
2．過程與技巧
（1）觀察跟大氣浮力有關的現象，感知大氣浮力是一種客觀存在。
（2）觀察演示實驗現象，感知大氣浮力的大小和單位。
（3）通過觀察講義感知人類是怎樣借助大氣浮力的。
3．情感心態與價值觀
（1）培養實事求是的科學心態。
（2）通過大氣浮力應用的了解，初步認識科學技術對人類生活的影響。
★教學重點★
（1）確認大氣壓的存在，會用相關知識解釋生活現象。
（2）通過借助身邊的物品設計小實驗，體會大氣浮力的存在。
★教學難點★
檢測大氣壓的方式。
★教學方式★
演示法：通過演示生活中大氣壓的現象，讓中學生感知大氣壓的存在。
討論法：通過對實驗現象的剖析討論，說明大氣壓的存在，并能借助大氣壓的知識解釋生活中的簡單現象。
實驗探究法：通過實驗感知大氣壓的存在，并檢測大氣壓的值。
★教學過程★
一、新課引入
演示實驗：組織兩位中學生吸啤酒大賽。（對比實驗：木塞密封和不密封）
賽后提出問題：為何其中一瓶啤酒吸不上來？啤酒究竟如何步入嘴中？
師：要進一步了解其中的奧秘，我們還須要曉得有關二氧化碳浮力的知識。
【設計意圖】從中學生的一個極其熟悉的生活情境引入，鼓勵中學生發覺與數學相關的問題，嘗試敘述這種問題，描述所發覺問題不能用已學數學知識解釋的沖突，迸發興趣，自然地引出新的課題，而不是強加于中學生。）
二．新課講解
體驗大氣壓的存在
提出問題：月球被厚厚的大氣層包圍著，生活在大氣海洋中的我們是否也遭到浮力呢？請朋友們仔細觀察幾個實驗。
（不急于給出答案，讓中學生在前面的實踐中逐漸的改正、完善自己的看法）
1．演示實驗
實驗1：瓶吞蛋（該實驗直接明朗地讓中學生感遭到大氣向上的浮力把豬肉壓下去）
介紹并進行實驗：剝了殼的熟鴨蛋置于廣口瓶上9.3大氣壓強教學反思，廣口瓶的口徑太小，豬肉掉不下去。
將燃起的棉簽扔入瓶中，迅速用豬肉堵住瓶口（豬肉“嘣”的一聲掉進瓶內）。
實驗2：覆杯實驗（該實驗直接明朗地讓中學生感遭到大氣向下的浮力把水支撐著）
介紹并進行實驗：將玻璃杯裝滿水，用紙片蓋往杯口，用手按住，并倒置過來，移開手后見到哪些現象？（水被空氣托住）
進一步實驗
漸漸將杯口向各個方向轉一圈，又看哪些現象？（水仍沒有掉出來）。
師：你看見了哪些，發覺了哪些？
引導中學生剖析現象（是誰將豬肉壓進杯子的？空氣怎么做就能把豬肉壓進去？是哪些力量托住了水和紙片？等。剖析上述實驗9.3大氣壓強教學反思，不難理解大氣浮力存在問題。更深入研究：“瓶吞蛋”表明大氣豎直向上有浮力，“覆杯實驗”表明大氣向下有浮力。再漸漸向各個方向轉動，硬紙片仍不掉出來，表明大氣向各個方向都有浮力。）
【設計意圖】用演示實驗引入，讓中學生見到意想不到的結果，再引導她們進一步思索，在已有的熱學知識的基礎上，初步體會大氣壓的存在，得到大氣壓存在的推論。
2．歸納：
①大氣浮力定義：大氣對浸在它上面的物體形成的浮力稱作大氣浮力。簡稱大氣壓。
②大氣浮力的存在
③大氣壓向各個方向
3．中學生活動
師：生活中什么現象能夠說明大氣壓的存在呢？你能設計證明大氣壓存在的實驗嗎？
（注意事項：依據生活中的經驗中學生可以列舉好多生活中的事例，聯系生活，把生活與數學學習聯系上去。對中學生的回答要適時鼓勵，并注意引導中學生清楚的抒發自己的看法。）
生：（可能設計的實驗）
借助吸盤；
借助注射器；
借助空礦泉射手和冷水；
……
師：（對中學生進行肯定和鼓勵）
【設計意圖】大氣看不見，大氣浮力愈發具象，怎樣使中學生確信大氣壓的存在是極其重要的。在這兒讓中學生親身去體驗大氣壓的存在。在對演示實驗觀察討論的基礎上，中學生依照各小組的課前討論打算進行組組間交流，親自設計證明大氣壓的實驗，進一步親驗確信大氣壓的存在。
（二）估測大氣壓的值
1．創設情境
中學生實驗：模擬馬德堡半球實驗（借助兩個尺寸相同的塑膠掛鉤吸盤對拉）
推論：說明了大氣浮力不僅剩在并且大的驚人。
播放馬德堡半球實驗視頻并伴隨講解。通過語言和表情突出指出大氣浮力的“巨大”；說明該實驗是歷史上證明大氣壓存在的最知名的實驗。（視頻）
2．提出問題
師：大氣壓究竟有多大呢？能不能設計一個實驗檢測出大氣壓的值呢？
師：大氣看不見也摸不著，如何檢測大氣壓的數值呢？
生：
。
師：我們可以試著把檢測大氣壓值轉化為測大氣壓作用的壓力和大氣壓作用的面積呀。
3．設計實驗
師：請小組討論，設計實驗方式，選擇實驗器材，用文字和實驗設計圖抒發下來。
中學生借助投影儀展示各自的實驗方案（交流與評價）
中學生可能設計的檢測大氣壓值的方案有：
（1）器材：吸盤、彈簧測力計；原理：
。
把吸盤“壓”在玻璃上，用彈簧秤拉皮碗，直至正好把皮碗帶動，記下這時的拉力，再測出吸盤的受力面積即可算出大氣壓。
（2）器材：注射器、彈簧測力計、刻度尺；原理：
。
首先把注射器的活塞推至注射器筒的底端，用橡皮帽擋住注射器的小孔，水平往右漸漸帶動注射器筒，記下彈簧測力計的示數F，用刻度尺測出注射器的全部刻度的長L，得出活塞的橫截面積S，即可算出大氣壓。
從演示的覆杯實驗獲得啟發：借助水測大氣壓值。
……
（三）托里拆利實驗
班主任：早在1643年，荷蘭科學家托里拆利首先用實驗的方式確切測出大氣壓的值，這個實驗就叫托里拆利實驗，因為實驗中使用了水銀，而水銀有毒，會影響健康，不能在課堂上演示。你們一起觀看托里拆利實驗視頻，了解怎樣確切測出大氣壓的值。
1．播放視頻，引導中學生討論以下問題：
（1）為何要在玻璃管內灌滿水銀？（為了排除管內的空氣）
（2）玻璃管中水銀柱上方的空間是否有空氣？（是真空）
（3）管內水銀為何會增長？為何沒全部升高，而是停在760mm處？（管內水銀升高是由于水銀柱太高，形成的浮力小于外界大氣壓；當升高到760mm處時，形成的浮力等于外界大氣壓，水銀柱不再增長；）
（4）估算760mm高的水銀柱形成的浮力有多大？（P氣=P水銀=ρ水銀gh≈1.013×105Pa）
（5）管子傾斜放置，水銀柱豎直高度是否發生變化，即所測的大氣壓值是否變化？
（6）管子半徑加粗，水銀柱豎直高度是否發生變化，即所測的大氣壓值是否變化？
（通過液體浮力公式P水銀=ρ水銀gh可知：水銀柱形成的浮力只與水銀柱豎直高度和密度有關，所以，管子傾斜一點、粗一點、彎曲一點、提高三點、，水銀柱豎直高度不變。）
2．歸納：大氣壓p≈1.01×105Pa，叫一個標準大氣壓。
閱讀教材氣壓計的相關內容，了解水銀氣壓計和無液氣壓計的原理。
3．氣壓計：檢測大氣壓的儀器：有水銀氣壓計和金屬氣壓計等。
（四）大氣壓的應用及特征
進一步提問：為何不用水來做托里拆利實驗呢？
中學生猜測后，觀看網上下載的視頻資源，借助水來做托里拆利實驗的情境。
思索1：假如用水做托里拆利實驗時，h=？引導中學生聯想到生活中的抽水機雖然就借助了大氣壓將水抽到高處。
1．演示壓水機工作過程
【設計意圖】通過兩個視頻文件，突破難點，理解水銀柱形成的浮力等于大氣壓的大小；曉得怎樣確切檢測大氣壓的值，并通過液體浮力的估算得出大氣壓的值；初步感受抽水機就借助了大氣壓的作用。
思索2：大氣浮力在社會生活中還有什么應用？
中學生思索后回答出：
（1）用吸管吸啤酒
（2）吸盤式掛衣鉤
（3）鉛筆吸墨水
（4）拔拔罐
（5）用注射器吸藥液
閱讀教材相關內容，了解大氣壓變化的規律及沸點與氣壓的關系。
2．大氣壓隨高度降低而降低。
大氣壓變化的規律：在海拔3000m以內，每上升10m，大氣壓大概增加100Pa。
3．沸點與氣壓的關系：水的沸點在標準大氣壓下是100℃，隨著氣壓的降低，水的沸點也會增加，所以高原上的水沸點低，會出現煮豬肉不熟的現象，在高山上須要用高壓鍋來做菜。
三、課堂小結
讓中學生談這節課的收獲：
學到什么知識？
學到了哪些方式？
【設計意圖】培養歸納總結能力，進一步推進本節所學知識。
四、課堂例題
1．將瓶子里裝滿水，用硬紙片把杯口蓋嚴，手按住紙片把瓶子倒過來，放手后，紙片不會掉出來，瓶子里的水不會流出，這表明。若果將瓶子轉入乙、丙所示的位置，紙片不掉，水仍流不下來，這表明大氣向都有浮力。
2．托里拆利實驗，下述敘述正確的是（）
A．將玻璃管稍稍傾斜，管內外水銀柱寬度將不變
B．將玻璃管稍為向下提起但沒有離開液面，管內外水銀面高度差變大
C．向槽中繼續注入少量水銀，管內外水銀面高度差將變小
D．使用更粗一些的等長玻璃管，管內外水銀面高度差將不變
3．以下生活現象中，不屬于借助大氣壓的是（）
Ａ．用吸管吸蜂蜜
Ｂ．用注射針頭抽取藥液
Ｃ．貼在墻壁的吸盤式掛衣鉤
Ｄ．用高壓鍋炒菜
【設計意圖】鞏固本節新課所學內容，讓中學生快速回答，班主任作適當的點評。
★教學反省★
本節課通過大量的生活現象和小實驗，充分證明大氣壓的客觀存在，實驗和講義豐富了中學生的感性認識，勸說力強。教學中針對重點設置了實驗，設計實驗驗證大氣壓的存在；設計實驗檢測大氣壓的數值，本節課的設計著重在中學生原有知識的基礎上，設計問題引導中學生剖析實驗的原理，拓展中學生的思維，真正感受到生活中處處有化學。
END