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[!--downpath--]義務教育課程標準實驗教材九年級數學第14章第3節——大氣浮力,教材中有一個著名的實驗內容——托里拆利實驗,我認為這個實驗是學校教材中最神奇的實驗之一。 其實我早在三六年前上小學的時候就學會了這個實驗,但當時以及我這幾年的教學生涯中,一直有一個問題在我心里回響,那就是為什么聰明的托里切利覺得高度760毫米的水銀柱一定是由大氣壓力支撐的呢? 直到 2004 年,當我教授連接器時,一個練習引起了我的注意。 練習的內容是:在U形玻璃管的左側注入適量的煤油,在左側的另一側注入一定量的鹽水。 ,該連接器靜止時兩側的液位是否處于同一水平? 答案是否定的。 于是我又想,如果U型管的兩側是煤油,左邊是水銀,那么U型管外的液位相差不是很大嗎? 旋即,我想到了下一節的托里拆利實驗,想起了腦海中一直縈繞不去的問題。 突然,我想,托里拆利實驗不就是一個神奇的連接器嗎? 后來我把這個觀點分享給了朋友們,也逐漸得到了你們的認可。 我的看法有以下幾個理由:
1、如圖A所示,托里拆利管內有一根水銀柱大氣壓強和連通器,水銀柱壓在水銀罐內管中的水銀表面上,與罐內液手齊平。 這是大氣壓力作用在正面。
2、(見圖B)管外水銀表面上方是前面的大氣層,大氣層上方也是真空。 而且,圖B中管內水銀柱的上表面也是真空,圖A中管內水銀柱上表面上方的氣壓與0Pa相同,只不過我們把玻璃延伸了圖B中的管子向下到達大氣層的上表面。 至此,圖B和圖A的實驗環境是完全一樣的,圖B完全可以替代圖A。
3、由于水銀柱和大氣上部是真空,下部通過罐內的水銀相連,所以大氣和水銀在“巨大的U”形兩側成為兩種密度不同的物質管”(見圖C),并且它們都處于同一環境,上方為真空,那么我們不難想象,這個理想的“U形管”一側的大氣浮力和左邊的水銀柱處于一種平衡狀態,即連接器的原理——壓力相等。
4、此時我們可以感覺到,這個理想的“U型管”相當于一個下端敞開、上端可移動的容器。 與我們常見的連接器不同的是,一種是頂部是真空環境大氣壓強和連通器,另一種是頂部是空氣。 僅環境。
后來我把這個觀點運用到教學中,用它為中學生解答有關托里拆利實驗的問題,得到了中學生的認可。