【教材展示】
三维目标:
知识与技能:
1.晓得大气浮力的存在,晓得托里拆利实验的原理、过程和推论;
2.了解大气浮力形成的诱因;
3.晓得大气浮力与高度和天气有关;
4.能说出液体沸点跟气压的关系。
5.了解活塞式抽水机的工作过程和原理。
过程与方式:
1.中学生进行实验探究,估测大气压的大小,感受科学探究的过程。通过演示实验,培养中学生的观察能力和剖析能力;
2.通过对托里拆利实验的学习,使中学生理解用液体浮力来研究大气浮力的等效取代法。
情感心态与价值观:
通过演示实验,迸发中学生学习的兴趣和求知欲。
本节知识学习与活动内容
一、引入课题
(一)实验引入实验置疑,迸发中学生的求知欲。
1.将红墨水注入两端开口的玻璃管,你是否能让上面的水不流下来?
中学生动手操作,发觉:
(1)用手挡住里面的管口,水不倒流出来。
(2)用手挡住任一管口,玻璃管横放,水不倒流出来。
2.这种现象说明了哪些问题?(大气浮力是存在的,它对浸在其中的物体在各个方向上形成浮力)
(二)探究实验
1.分组进行中学生实验,让中学生自主选择实验器材,动手设计、操作,进行实验探究。
各组领取不同的实验器材:玻璃管、吸管、塑料杯、针筒、玻璃板、牛奶、吸盘挂钩等。
2.中学生上台实验展示:
(1)塑胶杯装水,盖上纸板,倒过来,纸板不会掉出来。
(2)用吸管吸果汁,吸完后果汁包装盒变瘪。
(3)吸盘挂钩能吸附在玻璃板上。
(4)针头能塞入水,而且塞入水后水不倒流出来。
(5)用嘴贴着塑胶杯吸气,塑胶杯能吸附着不掉出来。
(6)两个吸盘挂钩互相挤压后再拉开很吃力。
3.让中学生自主提出有关大气浮力还想晓得哪些?引导中学生自主探究大气浮力的大小。
二、新课教学
(一)大气浮力的存在:
1.阅读课本中马德堡半球实验的故事,并要求中学生用两个皮碗作模拟马德堡半球实验:
中学生照课本中马德堡半球实验,两个皮碗口对口挤压。之后双手使劲往外拉,发觉要用较大的力能够拉开。讨论怎么操作,拉开皮碗的力更大。
2.师生讨论:
马德堡半球实验和模拟实验的共同点是:将金属球内和皮碗内的空气抽出或挤出;实验疗效(表现为拉力的大小)取决于抽出和挤出的空气的多少。
思索:在大气中大气压强的测量方法,拉开被抽出空气或被挤出空气的马德堡半球或皮碗为何必须使劲,体会哪些情况下使劲较大,让中学生逐渐理解大气浮力的存在。
3.实验验证:
再看覆杯实验:玻璃杯内装满水,排出了空气,杯内的水对硬纸片的浮力大于大气浮力,在大气浮力的作用下,托住了硬纸片。而当把杯口向各个方向绕圈时硬纸片未掉出来,说明处处都存在大气浮力,且大气向各个方向都有浮力。
演示:广口瓶吃猪肉实验,将燃起的棉签扔入口向上装有细砂的广口瓶中,迅速将剥壳的熟鸭蛋堵住瓶口,待火熄灭后,观察到猪肉渐渐被吸入瓶内。
讨论:因为棉花燃烧使瓶内气压增加,当瓶内浮力大于瓶外大气浮力时,猪肉在大气浮力的作用下,被压入瓶内。
4.小结:
大气对浸在它上面的物体有浮力。大气向各个方向都有浮力。
引导过渡:马德堡半球实验表明大气浮力是很大的。这么大气浮力有多大呢?
(二)大气浮力的大小:
1.覆杯实验的启示,我们将盛满水的可口可乐瓶去盖倒插在水槽中,发觉瓶中的水仍不下落,把水改变成水银,杯子用试管替代,这就是托里拆利实验,用此实验可研究大气浮力的大小。
2.演示
(1)介绍托里拆利实验装置。
(2)边讲边做演示,完毕后,请一位中学生上台用米尺测一测玻璃管内水银柱的高。(提示水银柱上方是真空)
班主任述说并板书:大气浮力相当于760毫米水银柱形成的浮力。
3.中学生求出760毫米水银柱的浮力的大小。由P=ρgh,算出得:P=105帕。(班主任板书这个值),简略说明不同地方大气浮力不同,将在下一节课学习。
4.小结:大气浮力相当于760毫米水银柱形成的浮力,约为105帕。
(三)大气压的应用
1.气压计:检测大气压的仪器称作气压计。41页图9.3-4
2.大气压与高度关系
倘若因为天气的变化造成了大气浮力的减小或降低,托里拆利实验的水银柱高度如何变化?大气浮力减小,管内水银柱的高度减小;大气浮力减少,管内水银柱升高。大气压随高度的下降而减少。
3.电机的原理
阅读科学世界(讲解图9.3-8原理)
三、巩固备考
1.演示:将注射器的活塞推向底端,插注射针的孔用橡皮帽遮住,带动活塞后放手,活塞返回原处(想想为何?)。再将注射器倒置过来后大气压强的测量方法,在活塞上挂300克的钩码,活塞不会被拉出注射筒。请朋友们讨论这又是为何?
2.演示:将细玻璃管插入烧杯的软瓶塞小孔中,用两用气筒抽去烧杯中的空气后,迅速把玻璃管插入盛水的烧瓶中,将会听到烧杯中有小喷泉出现。讨论缘由引导中学生归纳解释此现象的要点。
3.学自由发言:畅谈自己观察到的大气浮力现象;班主任引导、帮助中学生用大气浮力知识解释常见的大气浮力现象。
四、课外作业
用刻度尺测你手臂的长和宽,简略估算你手臂的面积;求作用在你手臂上的大气压力有多大?想一想,作用在你手臂上的大气压力有多大?
【小实验】液体的沸点与大气压的关系
本节知识要点
第3节大气浮力
一、存在
1.马德堡半球的实验(证明大气浮力的存在)
2.定义:大气层对浸在它上面的物体的浮力叫大气浮力,简称大气压或气压
二、测量
1.托里拆利实验(检测大气压的值)
2.标准大气压
P0=ρgh=
13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m
=1.013×105Pa
在简略估算中,标准大气压可以取为1×105Pa
三、应用
1.气压计:检测大气压的仪器称作气压计。
2.大气压与高度关系
大气压随高度的下降而减少。
3.沸点与大气压的关系。
4.活塞式抽水机的工作原理及工作过程等。
课堂练习
1.证明大气压存在的知名实验是,最早测出大气压的科学家是日本的,1标准大气压mmHg=Pa。
2.在做托里拆利实验中,若把管子倾斜时管内外水银面高度差,若在管里混进少量空气,管内外水银面高度差。(填“不变”、“变大”或“变小”)
3.如图所示,下述事实中不能说明大气压存在的是()
4.如图是测定大气压值的实验装置,此时管内外水银面高度差是760mm,下述描述正确的是()
A.将玻璃管稍倾斜一点,管内水银柱宽度将不变
B.假如管中进了些空气,管内外水银面的高度差将大于760mm
C.将它从山下移到山上,管内外水银面的高度差将变大
D.倘若不留神管顶破了一个洞,管中的水银将从里面喷吐
5.高山上不能把饭晒干的缘由是()
A.高山上气抬高,沸点比地面低
B.高山上温度低
C.高山上燃料燃烧时气温低
D.高山上气抬高,沸点比地面高
6.如图所示,当将活塞式抽水机的C杆向上压时,A、B球阀的状态应是()
A.A、B球阀均打开
B.A、B球阀均闭合
C.A球阀打开,B球阀闭合
D.A球阀闭合,B球阀打开
7.学习了大气压的知识之后,小柯对大气浮力有多大形成疑惑,想亲自否认一下;如图所示,小柯将带挂钩的吸盘“吸”在光滑的玻璃下表面,测出塑胶吸盘与玻璃的接触面积为5cm2,向挂在吸盘下的大桶内加石子。吸盘正好开裂时,测出吸盘、小桶和石子的总质量为4kg。
(1)按照实验所得数据估算大气对吸盘的压力为N。
(2)按照已知数据估算出大气压的值(写出估算过程)
(3)若要缠住更重的货物可进行改进的方式是。
拓展阅读
课堂练习
1.马德堡半球实验;托里拆利;760;1.01×105
2.不变;变小
3.B
4.B(解析:倾斜的玻璃管会使水银柱变长,但竖直高度仍然会不变,故A错误;假如管中进了些空气,少量的空气形成的浮力水银柱形成的浮力外界大气压,所以结果会偏小,故B正确;将它从山下移到山上,大气压降低,管内外水银面的高度差将变小,故C错误;玻璃管顶端忽然破了一个小孔,空气步入试管,试管内有大气压作用,水银柱升高,按照连通器原理知,直至试管内和容器内水银手相平,故D错误)
5.A(提示:高山上海拔高,气抬高,水的沸点也低,水沸腾之后气温不变,不能达到100℃,100℃及以上食物才能熟,所以食物不易熟透)
6.D
7.解:(1)大气对吸盘的压力为:
F=G=mg
=4kg×10N/kg
=40N;
(2)大气浮力的值为:
p=F/S
=40N/5×10−4m2
=8×104Pa
(3)依据公式G=F=pS可知,减小吸盘的受力面积,可以减小大气压力,因而缠住更重的货物。
答:(1)40;(2)8×104Pa;
(3)减小吸盘的受力面积。
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