大氣的威力

陶悅

生物學告訴我們：大氣是植物進行光合作用、人體進行新陳代謝的關鍵物質，由此知道大氣的重要性；化學告訴我們：大氣是一種無色無味的氣體，它可以和多種物質發生化學反應。由此可知大氣具有許多性質，但我們不講大氣的重要性，也不講大氣所具有的性質，而是體驗大氣的巨大威力。

一、體驗大氣的威力

學生活動：出示一個礦泉水瓶，請學生想辦法將它變癟。

解決方案：①用手擠壓瓶子，瓶子就變癟了。

點評：用手擠或壓瓶子是對瓶子施加了力，這個力使瓶子發生形變。

②用嘴對著瓶口吸氣，發現瓶子也變癟了。

追問：我將礦泉水瓶變成純凈水桶，你是否還有這么大的肺活量將水桶吸癟呢？

反思：這樣的開場不僅回顧了之前所學的知識，還吸引了學生的眼球，利用普通的生活道具激起了學生的興趣，大大提高了課堂氣氛和學習效率。

演示實驗：準備一個純凈水桶，用棉絮在酒精中浸濕，再用打火機點燃蘸有酒精的棉絮，將點燃的棉絮放入純凈水桶中，用手堵住桶口，出現什么現象？

學生觀察后回答：純凈水桶變癟。

提問：剛才是誰施加了“魔力”將純凈水桶壓癟的呢？——噢，原來是我們周圍的大氣施展出的巨大威力。

反思：利用礦泉水瓶與純凈水桶的對比，不僅刺激學生的視覺碰撞，而且刺激學生的思維碰撞，讓抽象的知識一目了然。

二、證實大氣的威力

過渡：氣體和固體、液體一樣，對周圍的物體也有壓強，物理學上，將大氣對處在其中的物體產生的壓強叫做大氣壓強，簡稱大氣壓。下面請學生利用桌上的器材——注射器、吸盤、空杯、薄塑料板和裝水水槽設計實驗以證實大氣壓的存在。

設計方案并讓學生上臺展示：①將兩個吸盤對吸，發現要用很大的力氣才能分開。②將活塞推至底端，用手堵住注射口，發現拉動活塞要用很大的力氣。③將杯子裝滿水，用塑料板蓋住杯子，然后將杯子倒置過來發現塑料板不會掉下來（補充：讓學生將杯子輕輕地轉動，觀察塑料板會不會掉下來，這又能說明什么呢？）。

反思：在這里，我用大部分時間讓學生討論、設計實驗以證明大氣壓的存在，突破原先一味由老師演示——學生觀察——歸納總結——得出結論的課堂模式。這樣的課堂，主體發生了轉換，學生不再是記錄者而是知識的探究者。相比傳統的授課方式而言，既活躍了課堂氣氛，更讓學生的思維得到了鍛煉，對知識的掌握更牢固，理解得更透徹。

過渡：學生設計的這些實驗充分說明大氣壓的存在，其中的覆杯實驗既說明大氣壓存在還說明大氣向各個方向都有大氣壓，那能否利用這個覆杯實驗從反面證實如果沒有大氣的話，塑料板和里面的水就會掉下來呢？

反思：這樣，學生很快就想到用抽氣機，做到抽走大氣，為老師接下來的演示實驗埋好伏筆，更有力地說明確實是大氣把水和塑料板托住的，使整個探究過程更有說服力。

演示實驗：將覆杯用支架支撐后放入真空罩內，然后用真空泵抽氣。隨著真空泵不斷往外抽氣，會出現什么現象呢？

三、測量大氣的威力

演示實驗：我們把剛才覆杯實驗中的杯子換成如右圖所示的容器，再進行一次實驗，觀察會出現什么現象？

學生活動：用兩個皮碗，請學生模擬“馬德堡半球實驗”，體驗下是什么感覺。

反思：讓學生親眼看見和親身體會大氣壓的巨大，從而激發學生進一步想探究大氣壓到底有多大的興趣，為后面的大氣壓測量做好鋪墊，使教學內容不再枯燥，使知識點不再只是死記硬背。

過渡：剛才的兩個實驗不僅讓我們體會到大氣壓的存在，還讓我們感受到大氣壓很大。那我們想不想知道大氣壓到底有多大呢？到目前為止，根據我們所學的或所知的有沒有一個直接可以測出大氣壓值的儀器呢？既然沒有，那我們要測量大氣壓就必須要通過壓強公式P=■先測出大氣壓力和受力面積再間接計算得到。請學生利用桌上的器材設計方案測出大氣壓力。

反思：在測大氣壓力的過程中，有學生會用吸盤緊壓在塑料板上，然后將它們掛在彈簧測力計下讀出示數，認為即是大氣壓力的值。也有學生會認為將整個裝置倒置過來，此時彈簧測力計的示數即為大氣壓力的值。其實，這是學生容易出錯的地方，兩次設計的方案中彈簧測力計的示數都不是大氣壓力的值，所以在這里，我直接用受力分析圖進行分析，給出當吸盤剛脫離塑料板時彈簧測力計的示數才是大氣壓力的值。

過渡：分析完后學生進行實驗發現拉開吸盤所需的力太大，學生用彈簧測力計無法測出，這就順理成章地讓學生想到換用注射器測大氣壓力的值。

反思：學生可能會想到用細繩繞注射器一圈，再用刻度尺量出周長，算出直徑再算出面積，這樣的測量其實是忽略了注射器的厚度，不是有效的受力面積。所以在這里我先用較大的注射器演示：拔出活塞，讓學生親眼觀察到有效受力面積應該是活塞的底面積即是注射器的內徑。這就為后面講解特殊方法測受力面積做好了鋪墊，也使學生更容易接受和理解所學知識。

學生觀察與實驗：學生觀察注射器后發現注射器上標明容積，我再適當引導把注射器圓筒那段看做是圓柱體，這樣學生就容易想到利用圓柱體的體積公式V=SL，只要測出圓柱體的長就可以算出有效受力面積。此時我再追問一下：是不是測出注射器圓筒那段的全部長嗎？學生在我的不斷點撥下，很容易就能明白注射器上標明的容積是有刻度那部分的容積，所以用刻度尺測量的長度也應該是注射器上有刻度部分的長度。

反思：在整個測大氣壓值的實驗過程中，實驗原理和實驗操作對學生而言不是難題，但實驗的方法和細節是學生難以考慮周全的。所以在這一部分上，我主要采用講授與引導相結合的教學方法，讓學生在實際操作中發現問題，從而引導解決問題，使學生的思維得到鍛煉，培養學生全面考慮問題的能力。通過師生共同努力，我們用彈簧測力計測出大氣壓力的大小F，利用注射器上標明的容積V和用刻度尺量出有刻度部分的長度L后算出有效受力面積S=■，最終就可以得到大氣壓P=■=■。

分析與討論：學生根據上面的方法小組完成測量實驗后，發現各個小組測出的大氣壓值有偏差，而且偏差很大。結合教材給出的一個標準大氣壓值，請學生分析有哪些客觀原因會導致測得值偏大，哪些客觀原因會導致測得值偏小。

四、利用大氣壓解釋一些生活現象

剛才有學生將礦泉水瓶“吸”癟了，其實是這位學生通過吸氣使瓶內氣壓變小，外界大氣壓把礦泉水瓶給壓癟的。生活中還有很多這種“吸”的現象都是與大氣壓有關的，比如說吸塵器、吸飲料、吸油煙機等。可以這么說，如果沒有大氣壓，這些儀器就無法工作，剛才看到的實驗現象就不會出現。

既然周圍的大氣有如此大的威力，那我們為什么沒有被壓癟呢？帶著問題，讓我們一起遨游在知識的海洋里。