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[!--downpath--]一、教學目標
(1) 知道什么是大氣浮力,并能舉出幾個證明大氣壓力存在的例子。
(2)了解大氣浮力形成的原因,能簡要說明日常生活中大氣壓力的一些現象。
(3) 知道大氣浮力的值可以通過托里切利的實驗確定。 請記住,大氣浮力的值約為 105 Pa,相當于 760 毫米高的水銀柱所產生的浮力。
(4)培養中學生的觀察、實驗和分析能力。
2、教學難點
本節教學內容的重點是:感知大氣浮力的存在。
本節教學內容的難點是:理解托里切利的實驗和利用液體浮力的思想托里拆利實驗大氣壓強方向,研究大氣浮力的換算方法和等價代入的技巧。
三、教學計劃
班主任:玻璃、硬紙板、試管一根、長約兩米的玻璃管一根、水、廣口瓶、浸過酒精的脫脂棉、細沙、煮熟去皮的豬肉一根、鑷子一把、注射器一根、托里切利實驗儀器一套,一個打火機。
中學生:皮碗(每三人一對)
四、教學方法
(1)示范法:班主任示范,對具體操作進行示范。
(2)對話法:師生交流、對話。
(3)自主探究法:讓中學生通過各種渠道收集信息,通過主動探究獲取新知識。
小組討論法:中學生圍繞主題分成小組進行討論,然后舉一反三。
五、教學過程
(一)準備題
師:如下圖,溶解在液體中的物體是否受到液體的浮力作用?
生:接受。
師:液體在哪個方向有浮力?
健康:四面八方。
師:液體內部有浮力的原因是什么?
生:液體受重力作用,具有流動性。
(2) 引進新課程
師:我們生活的月球周圍有一層厚厚的空氣,也就是大氣層,月球上的物體(包括人)都浸在其中。 問:溶解在空氣中的物體是否受到大氣形成的浮力的影響?
讓中學生用皮碗模擬馬格德堡半球實驗。
課前展示一下已經抽好的馬格德堡半球,讓中學生用力拉但不要打開,打開閥體,空氣進入球后很容易拉開。
師:馬格德堡半球實驗證明了大氣浮力的存在。
黑板上寫:“大氣對物體浸入其中所形成的浮力稱為大氣浮力;簡稱大氣壓或氣壓。”
(3) 新增補助
1. 請中學生討論并列舉現實生活中大氣壓力存在的例子。
用一次性注射器進行實驗。 密封艙門后,很難拉動注射器。 再次證明了大氣壓力的存在。
雙手向不同方向握緊后,會發出響亮的聲音,對比液體浮力實驗:
2. 問:這說明什么問題? (大氣在各個方向都有浮力)
從前面的分析可以看出,大氣的浮力與液體中的浮力有很多相似之處。
問題:(1)空氣的主要成分是什么? (氮氣和氧氣)
(2) 它們受重力影響嗎? (經過)
(3) 空氣能流動嗎? () 補充:空氣流動產生風。
班主任總結道:空氣也像液體一樣受到重力和流動性的影響,這也是溶解在大氣中的物體產生浮力的原因。
板書:“大氣浮力的形成是因為空氣受重力影響,具有流動性”
我們知道大氣浮力的存在,也了解大氣浮力產生的原因,那么大氣浮力有什么價值呢? 下面我們將詳細研究這個問題。
3.做蓋杯實驗。
問題:(1)形成的現象是什么? (紙板沒有掉下來); (2) 為什么沒有掉出來?
老師引導中學生分析,空氣是從裝滿水的杯子里排出來的,用硬紙蓋上,倒過來后,周圍就只有空氣了。 很明顯,紙張并沒有因為大氣壓的作用而脫落。
將帶蓋的杯子向各個方向旋轉,觀察紙板沒有掉落,再次說明大氣在各個方向都有浮力。
將由紙板支撐的裝滿水的試管倒置放在裝滿水的水槽中,然后拉出紙片。
4、思考題:(1)觀察現象; (2) 對現象產生原因的思考
(中學生思考討論。投影顯示圖2)
分析:此時,試管中的水由于大氣壓的作用而沒有下落。 只是大氣壓力作用在水箱中的海面上。
5、問題:如果用一根2米長的一端封閉的玻璃管做這個實驗,結果會怎樣?
實驗結果表明,大氣壓力也可以支撐2米長的火柱。
大氣壓能支撐多高的火柱?
師:歷史上有人用10米長的玻璃管做這個實驗,結果水管里還是裝滿了水。 看來大氣壓所能支持的火柱也就不到十米。
6、問題:下面我們假設大氣壓支撐的火柱高度為h米。 請討論火柱形成的浮力是否可以用來間接測量大氣浮力值? 如果可能,使用了哪些公式?
中學生:能量,p = ρ gh water
師:在這個實驗中用不到十米高的火柱來測量大氣浮力值,理論上是可行的,但是在實驗過程中會給我們帶來問題:如果不能在實驗室里做這個實驗; 10米水管難找等。
7. 問題:現在請大家想一想,你能不能用我手上這根1米長的玻璃管來完成測量大氣浮力值的任務? 請朋友們考慮一下。 (師:啟發中學生從P=ρgh考慮問題。)
中學生:用密度小于水的液體,最好是水銀。
師:歷史上第一個想到用水銀代替水來測量大氣浮力的人是美國科學家托里拆利。 雖然托里拆利和大家一樣,一開始并沒有想到用水銀做實驗,但他在總結前人實驗測量大氣浮力值的基礎上,想到了用液體密度最高的水銀做實驗. 這個實驗被稱為托里切利實驗。
示范實驗:托里拆利實驗。
8、問:玻璃管內水銀表面上方是否有空氣? (不是,已經充滿的水銀全部排出)
師:是的,這個空間是真空的。
9. 問:請觀察實驗裝置,大氣浮力支撐水銀柱的哪一段? (玻璃管內外水銀表面的高度差)
請朋友讀出這個實驗中水銀柱的高低差是多少分米?
如果測試結果不完全等于76分米,那么簡單介紹一下,不同的高度對應不同的大氣壓。 76分米的高度是托里拆利在海平面上測得的數值。 通常我們把大氣壓的值取為76分米汞柱。
黑板上寫:“大氣浮力=水銀柱在76分米高度形成的浮力(=1.01×105Pa)”
10. 問題:⑴托里拆利實驗時玻璃管傾斜插入水銀罐,會不會影響實驗結果?
⑵ 在托里切利實驗中托里拆利實驗大氣壓強方向,使用更粗或更細的玻璃管是否會影響實驗結果?
(3) 如果在托里切利實驗中玻璃管的下端不小心折斷了,結果會怎樣?
(用2米長的火柱做這個實驗,得出的結論是水銀會上升到水銀手在水槽里的高度)
11、例1:在托里切利實驗中,我們測量的水銀柱高度為76分米,請問當地大氣浮力值Pa是多少?
如果實驗用水而不是水銀進行,大氣壓支持的火柱有多高?
像這樣通過求水銀柱形成的浮力來間接測量大氣浮力值的方法,是一種間接的檢測方法,朋友們在以后的學習和工作中都會用到。
12、例2:如果桌面的面積是1平方米,請問上題中大氣浮力對桌面形成的壓力是多少? 它有幾個成年人的體重? (成人體重約500N)為什么椅子在這么大的力下沒有倒塌? (用這道題讓中學生從感性的角度理解大氣的浮力)
大氣浮力存在于各個方向。 桌面的上表面受到向上的大氣浮力,而下表面則受到向下的浮力。 兩種效果相互抵消,所以不會崩塌。 對于不被大氣壓力壓縮的人造物體也有類似的激勵。
(4) 課堂總結
(5)鞏固練習
1、大氣對物體浸入其中形成的浮力稱為(); 簡稱()或()。
2、大氣浮力的形成原因是:空氣受( )力作用,具有( )性質。
3. 馬格德堡半球實驗可以證明 ( ) 的存在性。
4. 實驗是第一個測量 ( ) 值的實驗。
5、在托里拆利實驗中,如果玻璃管由垂直放置到傾斜放置,則()。
(1)降低了水銀柱的厚度和高度;
(2)水銀柱寬度不變,但高度減小;
(3)水銀柱的寬度和高度減小;
(4) 水銀柱的寬度減小,但高度不變。
6、做“杯吞蛋”實驗再次激發了中學生的學習興趣,請朋友解釋一下這個現象?
7、(電動)塑料吸盤的用途及理論解釋?
(六)布置作業:
1. 書面作業:課后練習題2,練習部分小題1、3。
2.課外討論:“思考討論”。
6.黑板設計
大氣浮力
蓋杯實驗
p=rho 液體 gh 水
托里拆利實驗
七、教學反思
通過課后交流,本課在知識體系的生成和知識網絡的構建上還有待加強。 班主任在課堂教學上還是有點舍不得放過。 中學生答題少,有搶題之嫌。 知識內容的安排可以分為兩個課時,這樣時間比較寬裕。 課堂練習的內容可以設置成小組聯系方式,節省一定的時間。 增加板書的設計和字體的書寫。 通過交流和反省,我認識到自己還有很多不足,應該進一步提高自己的業務水平。
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