“大氣壓強(qiáng)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)初探

大氣壓強(qiáng)是初中物理的學(xué)習(xí)難點(diǎn)，概念較為抽象，學(xué)生不容易理解。教學(xué)中如果只用多媒體課件來演示和講解大氣壓強(qiáng)，學(xué)生沒有切身感受，就很難利用其原理來解釋日常生活中有關(guān)的現(xiàn)象，因此在“大氣壓強(qiáng)”中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)特別重要。本文是筆者對(duì)“大氣壓強(qiáng)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索與體會(huì)。

一 新奇實(shí)驗(yàn)，引入新課

大氣壓強(qiáng)在自然界時(shí)時(shí)刻刻都存在著，但人們卻難以感受到它的存在。物理教學(xué)中，通常用轉(zhuǎn)換法將看不見的大氣壓轉(zhuǎn)換為看得見的現(xiàn)象變化來反映大氣壓的存在。例如，覆水杯實(shí)驗(yàn)、抽氣脹氣球、集氣瓶吞雞蛋、抽氣瓶凹、模擬馬德堡半球?qū)嶒?yàn)等，這些有趣的小實(shí)驗(yàn)可以很直觀地證明大氣壓的存在。課堂上筆者用了以下兩個(gè)小實(shí)驗(yàn)引入新課。

1.抽氣瓶凹實(shí)驗(yàn)

找一個(gè)大的塑料瓶，在瓶蓋上扎一個(gè)小孔，插入一根導(dǎo)氣管，縫隙之間用石蠟密封。用抽氣機(jī)慢慢抽出瓶中的氣體。可以觀察到塑料瓶慢慢地凹下去了。在學(xué)生驚奇的目光中，筆者趁機(jī)提問：瓶子變癟了，是什么原因引起的呢？“力。”學(xué)生很輕易地回答了問題。追問：這個(gè)力是來自于哪里，施力物體是誰呢？“來自于空氣，施力物體是空氣。”學(xué)生不難回答。這就順利地引導(dǎo)學(xué)生得出空氣中存在壓強(qiáng)——大氣壓這一概念。

2.覆水杯實(shí)驗(yàn)

將一個(gè)玻璃杯裝滿水，在杯口處蓋上平整的紙片，讓杯倒立著懸在空中，讓學(xué)生觀察現(xiàn)象并思考為什么杯中的水受到重力但不會(huì)掉下來，是誰把它托住了。再次證明大氣壓的存在。

興趣是最好的老師。在物理教學(xué)中通過各種有趣的實(shí)驗(yàn)，不僅能激發(fā)出學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的興趣，也更有利于幫助學(xué)生理解知識(shí)。

二 人人參與，體驗(yàn)大氣壓

教師的演示實(shí)驗(yàn)再精彩有趣，也只能給學(xué)生一種視覺上的享受，學(xué)生沒有親身的體驗(yàn)仍難以理解和掌握相關(guān)的知識(shí)。并且這兩個(gè)演示實(shí)驗(yàn)只證實(shí)了大氣壓是存在的，學(xué)生對(duì)大氣壓的大小沒有體驗(yàn)。于是筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)模擬馬德堡半球?qū)嶒?yàn)，過程如下。

第一，實(shí)驗(yàn)材料：吸盤式掛衣鉤兩個(gè)。

第二，實(shí)驗(yàn)方法：將兩個(gè)掛衣鉤內(nèi)部擦干凈，使兩掛衣鉤相向?qū)φ瑪D出內(nèi)部空氣：雙手捏住掛衣鉤向外用力拉，觀察現(xiàn)象。

第三，思考問題：容易拉開嗎？為什么不容易拉開？

第四，提醒學(xué)生注意以下方面：實(shí)驗(yàn)前應(yīng)擦凈掛衣鉤表面的塵土，實(shí)驗(yàn)效果更好；向外拉時(shí)，拉力應(yīng)與掛衣鉤吸盤垂直，不可斜拽、側(cè)拽，以防實(shí)驗(yàn)失敗；向外拉時(shí)，不能太用力，否則容易拉壞吸盤掛鉤，或因慣性而摔倒。

通過分組探究和討論，學(xué)生知道了擠出吸盤掛鉤內(nèi)的空氣是為了減小吸盤內(nèi)的氣壓，使吸盤內(nèi)外形成向內(nèi)的氣壓差，氣壓差把兩個(gè)吸盤緊緊壓在一起了。這樣的實(shí)驗(yàn)使學(xué)生既體會(huì)了成功的喜悅，激發(fā)了學(xué)習(xí)的興趣，同時(shí)又收獲了知識(shí)和能力。在親身經(jīng)歷中把相關(guān)的物理知識(shí)深刻地印記在腦海中，更是體現(xiàn)了新課標(biāo)要求注重科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)的精神。

三 結(jié)合課件，重現(xiàn)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)

經(jīng)過筆者的演示和學(xué)生的親手體驗(yàn)，學(xué)生已感受到大氣壓的存在。但是大氣壓怎樣才能測量出來，這是學(xué)生要掌握的重要內(nèi)容。在以前的教學(xué)過程中，由于視頻條件的限制或水銀的短缺，教師只能講授托里拆利實(shí)驗(yàn)。即使偶爾做演示實(shí)驗(yàn)，操作起來也很不方便，效果并不太理想。主要是兩個(gè)方面的原因：一是水銀呈白色而玻璃管較細(xì)，坐在后面的學(xué)生看不清楚。二是水銀蒸氣對(duì)人體有毒，對(duì)于教師及坐在前面的學(xué)生有害，特別是教師要連續(xù)上幾個(gè)班的課，影響更大。

為了能使學(xué)生在安全的環(huán)境下看到經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，筆者嘗試用DV錄制了托里拆利實(shí)驗(yàn)全過程，制作成上課用的視頻。通過觀看視頻，可以清晰地看到水銀柱下降到約76 cm高就停下來，而且當(dāng)玻璃管向各方向傾斜時(shí)，這個(gè)高度都不變。從視頻中看到筆者做出精彩的實(shí)驗(yàn)，新奇而親切的感受迅速在學(xué)生頭腦中留下深刻的印象。而且這樣的實(shí)驗(yàn)視頻可以重復(fù)地播放，讓學(xué)生印象更加深刻。

四 就地取材，把教學(xué)推向高潮

由于條件的限制，在課堂上不方便用水銀做實(shí)驗(yàn)去測出大氣壓，那么，能不能用水代替水銀來完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)兀繉W(xué)生通過討論得出：由公式P=ρgh可知，水的密度只有水銀的1/13，水柱高度就應(yīng)該是水銀柱高度的13倍。也就是說，大氣壓能托起超過10米高的水柱。

為了驗(yàn)證這個(gè)推論，在活動(dòng)課時(shí)我和幾個(gè)學(xué)生一起實(shí)踐了這個(gè)探究活動(dòng)，找一條十多米長的白色透明的塑料管，在管中灌滿染成紅色的水（管內(nèi)沒有空氣），管的兩端均用手指壓緊。把水管的一端提到教學(xué)樓五樓，另一端倒插在水槽中，當(dāng)松開下端壓水管的手時(shí)，管中的紅色水迅速下落后停止。此時(shí)用皮尺測量出水柱高度，便可得知大氣壓相當(dāng)于約10米高水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)。在幾百名學(xué)生的圍觀中，我們見證了大氣壓能托起的水的高度，我們用水做出了托里拆利實(shí)驗(yàn)！

課堂上教師演示或?qū)W生親自參與探究的一些有趣實(shí)驗(yàn)，往往會(huì)令學(xué)生畢生難忘。作為物理教師，在課堂教學(xué)中利用實(shí)驗(yàn)并做好實(shí)驗(yàn)是我們的職責(zé)，也是我們的優(yōu)勢。

〔責(zé)任編輯：王以富〕