引導(dǎo)使課堂有序探究讓學(xué)習(xí)精彩
——“氣體的壓強(qiáng)”教學(xué)實(shí)錄與反思

■阮早晨

引導(dǎo)使課堂有序探究讓學(xué)習(xí)精彩
——“氣體的壓強(qiáng)”教學(xué)實(shí)錄與反思

■阮早晨

本節(jié)內(nèi)容與日常生活有密切聯(lián)系。空氣看不見摸不著，雖然我們生活在大氣中，但氣體壓強(qiáng)的存在容易被學(xué)生忽視，且較為抽象，因此本節(jié)課可指導(dǎo)學(xué)生利用身邊隨手易得的物品開展實(shí)驗(yàn)探究，讓學(xué)生體驗(yàn)大氣壓強(qiáng)的存在，讓他們在輕松、自主的氛圍中，享受創(chuàng)造的快樂，體驗(yàn)成功的喜悅，領(lǐng)略大氣壓的神奇。

一、教具準(zhǔn)備

教師演示用品：礦泉水瓶、易拉罐、酒精燈、火柴、試管夾、橡皮泥、錐形瓶、雞蛋、馬德堡半球。學(xué)生實(shí)驗(yàn)用品：玻璃杯、硬紙片、刻度尺、注射器、試管、彈簧測力計、吸盤、水槽、水。（對學(xué)生分組，4人1組，共12組。）

二、教學(xué)過程

1.新課引入。

播放湖南衛(wèi)視“大求真”節(jié)目視頻：火車頭能拉開直徑為37厘米的馬德堡半球嗎？

2.新課學(xué)習(xí)。

活動1：體驗(yàn)大氣壓的存在。

師：請同學(xué)們觀看“魔瓶實(shí)驗(yàn)”：將飲料瓶（瓶底有許多小針孔）中注滿水，打開瓶蓋，水從瓶底流出，蓋上蓋子，水又不流了。同樣一瓶水，為什么蓋上蓋子后，瓶中的水就不向下流呢？（學(xué)生思考，教室里一片寂靜。）

師：對于“魔瓶”里的秘密，相信大家學(xué)習(xí)了本節(jié)課的知識后一定會解開。再請同學(xué)們觀察“壓罐實(shí)驗(yàn)”：將易拉罐注入少量水，放在酒精燈上加熱（如圖1），待易拉罐開口處出現(xiàn)白霧時，迅速地將易拉罐取下，用橡皮泥和硬幣堵塞罐口，讓易拉罐冷卻。會出現(xiàn)什么現(xiàn)象呢？

圖1

不一會兒，聽到“噼啪、噼啪”的聲音，易拉罐被壓癟了。

師：是什么力量壓癟它的？

生（眾）：大氣壓！

師：是的，大氣對處在其中的物體有壓強(qiáng)。有些物質(zhì)雖然我們看不見，摸不著，但它在我們生活的空間里確實(shí)存在。

師：下面我們繼續(xù)領(lǐng)略大氣壓的神奇。請同學(xué)們觀看“瓶吞雞蛋”視頻（如圖2、圖3）：一個被剝掉殼的熟雞蛋被穩(wěn)穩(wěn)地放在玻璃瓶口，這么小的瓶口能把雞蛋“吞”下嗎？

圖2

圖3

視頻中的教師拿起一小團(tuán)酒精棉，在酒精燈上點(diǎn)燃后扔進(jìn)玻璃瓶，再把雞蛋放在瓶口。一股無形的力量把雞蛋緩緩壓入瓶中直至被玻璃瓶“吞沒”。

師：有哪位同學(xué)想上來試試？

坐在前排的一個學(xué)生上臺了，但在他的實(shí)驗(yàn)過程中雞蛋進(jìn)入瓶中的速度很慢。

師：誰能解釋實(shí)驗(yàn)中雞蛋為何被壓得較慢？

生1：瓶內(nèi)外的氣壓差不夠大。

師：上兩個實(shí)驗(yàn)中大氣壓是怎樣把罐“壓”癟、把雞蛋“吞”進(jìn)瓶的呢？

生2：兩個實(shí)驗(yàn)通過加熱的方式使瓶內(nèi)氣壓減小，瓶外的大氣壓把罐“壓”癟、把雞蛋“吞”入瓶內(nèi)。（學(xué)生對精彩的發(fā)言鼓掌。）

師：是不是僅有通過加熱的方式才能使瓶內(nèi)氣壓減小？（教室里一片寂靜。）

師：再請同學(xué)們回憶飲料是怎樣被吸進(jìn)嘴里的？有沒有哪位同學(xué)想試試?

我拿出一個裝有飲料的、插有吸管的錐形瓶。后排有一個女生欣然上臺。

生3：我對吸管先吸氣，使管內(nèi)氣壓變小，管外大氣壓不變，吸管內(nèi)外存在氣壓差，飲料在管外大氣壓的作用下就被“吸”進(jìn)吸管了。

我又將一個插有吸管的軟塞塞在裝有飲料的錐形瓶瓶口，讓這位女生再試著吸飲料，女生使勁吸了好幾次，沒把飲料吸上來。

生3：塞子塞住了瓶口，飲料上方?jīng)]有大氣壓，飲料吸不上來了。

生4：大氣壓真神奇！

師：大氣對各個方向都有壓強(qiáng)嗎？怎樣證明?

生5：剛才“壓罐實(shí)驗(yàn)”中易拉罐四面都被“壓”癟了，能證明大氣對各個方向都有壓強(qiáng)。

師：看來大家對剛才大氣壓的實(shí)驗(yàn)很感興趣，你能例舉生活中大氣壓的應(yīng)用嗎？

活動2：例舉大氣壓的應(yīng)用（學(xué)生舉例）。

生（七嘴八舌）：醫(yī)院護(hù)士用注射器吸藥液、用鋼筆吸墨水、掛重物的吸盤……

隨后，我出示一些生活中的拔火罐、抽氣機(jī)、吸塵器、儲物袋的圖片，讓學(xué)生例說。

師：通過剛才的幾個實(shí)驗(yàn)，看來同學(xué)們對大氣壓的神奇有所感知了，大家能不能發(fā)揮聰明才智，利用老師給的實(shí)驗(yàn)器材，小組合作設(shè)計與大氣壓有關(guān)的實(shí)驗(yàn)并上臺展示交流？

活動3：探究大氣壓的存在（學(xué)生實(shí)驗(yàn)）。

器材:毛玻璃片（一面光滑）、玻璃杯、硬紙片、刻度尺、2.5mL注射器、試管、0～10N彈簧測力計、面積為12cm2～14cm2的吸盤（2個）、水槽(2個)、水。

師：各小組合作探究后派小組代表上臺展示。（4人1組，共12組，教師巡視，5分鐘后學(xué)生展示。）

生6：我們用玻璃杯、硬紙片、水做了對比實(shí)驗(yàn)。（1）將硬紙片平放在平口玻璃杯口，再用手按住并倒放過來，放手后，紙片掉下來了。（2）將玻璃杯裝滿水，仍用硬紙片蓋住玻璃杯口，用手按住并倒放過來，放手后，紙片沒有掉下來。

師：你們做了對比實(shí)驗(yàn)，想說明什么？

生6：紙片托空杯時，硬紙片上下表面都受到大氣壓的作用，作用力相互抵消。硬紙片因受重力作用而落下。玻璃杯裝滿水時，排出了空氣，硬紙片在下方大氣壓強(qiáng)的作用下沒有掉下，這樣對比較好地說明了大氣壓強(qiáng)是存在的。

師：其他組也是這樣做的嗎？有沒有現(xiàn)象不同的？

生7：我們組紙片在水中時間長了，有些濕軟了，杯子里的水也沒滿，將紙片按住杯口倒放后，紙片下落了。仔細(xì)研究后得知：杯口漏“氣”了。要想實(shí)驗(yàn)成功，水要裝滿，紙要平整，杯中不能有過大的氣壓。

師：還有同學(xué)有不同的實(shí)驗(yàn)嗎？

生8：我把試管裝滿水浸入水中口朝下，抓住管底向上提，管口離開水面前管內(nèi)露出水面部分的水是滿的，水沒有流出來。

生9：沒想到呢，我們也試試。

師：是誰托住水柱的？

生8：是水面上的大氣壓把水托住的。

師：不錯，很好的一個實(shí)驗(yàn)，大家把掌聲送給她！還有不同的實(shí)驗(yàn)嗎？

生10：我們用吸盤做了兩組對比實(shí)驗(yàn)。（1）把吸盤用力按在玻璃片粗糙的一面，吸盤能很輕松地被拉下，而把吸盤用力按在玻璃片光滑的一面，把吸盤拉下很費(fèi)勁。（2）將兩個吸盤輕輕合攏，很容易就能拉開，再將兩個吸盤用力壓在一起，就很難把吸盤拉開。

師：了不得，同學(xué)們越來越聰明了，不僅知道了大氣壓在我們身邊確實(shí)存在，更知道怎樣利用好大氣壓了。這兒有兩個直徑為10cm的橡膠吸盤，有沒有同學(xué)愿意上臺來拉開它們？

幾乎所有小組都舉手了，有兩個女生快速走上來，大家都站起來觀看，只見兩個女生從左右兩邊拉吸盤上的掛鉤，勢均力敵，幾十秒后，左邊掛鉤從吸盤上拉出來了，但吸盤沒有被拉開，兩個女生不斷喘氣，全班學(xué)生哄堂大笑！

師：這么厲害，掛鉤都拉出來了，兩個吸盤居然還“壓”在一起！這個實(shí)驗(yàn)和歷史上哪個實(shí)驗(yàn)很相似？

生（眾）：馬德堡半球?qū)嶒?yàn)!

師：好的，讓我們再次走進(jìn)湖南衛(wèi)視“大求真”節(jié)目，一起觀看馬德堡半球?qū)嶒?yàn)。

活動4：感知大氣壓的“巨大”（觀看視頻）。

教室里一片寂靜，所有學(xué)生都在認(rèn)真觀看視頻，8匹馬把半球拖來拖去，根本沒能把它們拉開。

生11：大氣壓真大，難怪大氣壓叫“大”氣壓呢！

師：大氣壓到底有多大？大家能用我們剛才的實(shí)驗(yàn)器材想辦法測量出來嗎?讓我們一起來估測大氣壓的大小吧。

活動5：估測大氣壓的大小（學(xué)生實(shí)驗(yàn)）。

學(xué)生開始搬弄器材，拿出了吸盤、玻璃片、彈簧測力計，把吸盤按在玻璃片上，用彈簧測力計拉。

生12：老師，能不能換一個彈簧測力計？

師：怎么啦？壞了嗎？

生12：彈簧測力計量程太小，不夠測!

師：我已經(jīng)給你們找了較大量程（0～10N）的彈簧測力計了，手邊沒有其他測力計了，動動腦筋，能換用其他的器材進(jìn)行測量嗎？

生13：老師，我們想到了，根據(jù)P=F/S可知F=PS，把受力面積大的吸盤換成受力面積小的針筒，估計彈簧測力計就不超量程了。

師：請同學(xué)們?yōu)樗^妙的想法點(diǎn)贊，那實(shí)驗(yàn)思路是怎樣的呢？

生13：根據(jù)P=F/S，測出大氣對活塞的壓力F、活塞的橫截面積S，就可以了。

師：怎樣測出F、S呢？請同學(xué)們閱讀課本的第86頁，思考以下問題：（1）為什么要將活塞推至注射器的底端？為何用橡皮帽封住注射器的小孔？（2）怎樣拉動注射器筒？（3）什么時候記下彈簧測力計的示數(shù)？根據(jù)什么知識說此時測力計的示數(shù)F近似大氣對活塞的壓力？（4）如何求得活塞的橫截面積S？注意什么？（5）嘗試推導(dǎo)計算大氣壓強(qiáng)的表達(dá)式。

生14：（1）排盡空氣、防止漏氣。（2）水平慢慢拉動。（3）開始滑動、二力平衡。（4）橫截面積S=V/l，l是指注射器有刻度的部分的長度。（5）表達(dá)式P=Fl/V。

師：下面就請各小組開始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測量。

生15：老師，你給的注射器沒有橡皮帽！

師：請大家仔細(xì)觀察老師對注射器進(jìn)行了怎樣的處理，要橡皮帽嗎？

生15：我想到了，你把注射器的針頭部分割掉了，不需要橡皮帽了，用手指堵住注射器前端就可以了，這樣就保證注射器里完全排盡了氣體，老師高招！

師：可以測量了吧？請將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表格，并計算出大氣壓強(qiáng)。

大氣對活塞的壓力F（N）注射器容積V（mL）注射器有刻度部分的長度l（cm）活塞橫截面積S（m2）大氣壓P（Pa）

每組代表各匯報了所測的值。

師：我們各組都是估測大氣壓的值，最早測量大氣壓的實(shí)驗(yàn)是由意大利科學(xué)家托里拆利做的，測定的大氣壓值相當(dāng)于76cm高的水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)，約等于1.0×105Pa，通常稱為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。（播放托里拆利實(shí)驗(yàn)視頻。）

師：也有測量大氣壓的儀器——?dú)鈮河嫞梢詼y量出教室內(nèi)大氣壓的值。

我拿出氣壓計，讓學(xué)生讀出大氣壓的值為1.02×105Pa。

師：我們剛才各組測出的大氣壓的值與實(shí)際值有些偏差，知道其中的原因嗎？

生16：測量結(jié)果偏大，可能是活塞與注射器筒間有摩擦。

生17：測量結(jié)果偏小，可能是筒內(nèi)空氣沒有完全排盡，氣密性不好（漏氣）。

3.盤點(diǎn)揭秘。

師：課前的“魔瓶實(shí)驗(yàn)”，哪位同學(xué)能揭開其中奧秘？

生18：太簡單了，打開瓶蓋，瓶底往下流水，是因?yàn)槠康子性S多小的針孔，上下水面都有大氣壓且相互抵消，水在重力作用下往下流。把蓋子蓋上，瓶底水面下方的大氣壓把水托住，水就不流了。（全班學(xué)生鼓掌。）

師：同學(xué)們學(xué)得不錯，想知道火車頭能拉開直徑37厘米的馬德堡半球嗎？

生（眾）：當(dāng)然！

我繼續(xù)播放湖南衛(wèi)視“大求真”節(jié)目視頻，和同學(xué)們一起見證在科技的力量下，馬德堡半球被拉開，本課的學(xué)習(xí)在震撼中結(jié)束。

3.課后作業(yè)。

以“無形的大力士”為題，寫一篇小作文。

三、教學(xué)反思

1.教學(xué)設(shè)計符合八年級學(xué)生的心理特點(diǎn)。

現(xiàn)階段的學(xué)生身心處于一個迅速發(fā)展時期，他們希望得到別人的肯定，希望表現(xiàn)自己。本課通過小組實(shí)驗(yàn)、學(xué)生演示、講解等方法，為學(xué)生提供展現(xiàn)自己的平臺。將湖南衛(wèi)視“大求真”節(jié)目視頻（馬德堡半球?qū)嶒?yàn)）貫穿始終，扣人心弦，滿足學(xué)生的好奇心，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，使學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情持續(xù)高漲。

2.教學(xué)注重將學(xué)生的思維和實(shí)踐相結(jié)合。

本課涉及的實(shí)驗(yàn)類型很多，有演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)、多媒體輔助實(shí)驗(yàn)等，通過多樣化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，讓學(xué)生經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)過程，重視學(xué)生的體驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生思考，讓學(xué)生主動積極參與，在“做”中學(xué)。注重科學(xué)知識與生活的聯(lián)系，拉近了與學(xué)生的距離，讓學(xué)生真正體驗(yàn)到生活中有物理，物理能服務(wù)于生活。

3.教學(xué)注重過程與方法相結(jié)合。

本課在教學(xué)過程中滲透科學(xué)方法，明晰知識形成的過程，把握科學(xué)知識的內(nèi)在規(guī)律。如對吸盤受力分析時，二力平衡思想的應(yīng)用，注重理論結(jié)合實(shí)際；對大氣壓強(qiáng)的精確測量，探討并啟發(fā)學(xué)生運(yùn)用轉(zhuǎn)化的思想方法來分析；探究大氣壓應(yīng)用及估測大氣壓的大小時，多次采用對比的思想，如對兩側(cè)光滑程度不同的玻璃片的選擇、對吸盤和注射器的選擇，讓實(shí)驗(yàn)方案更具可行性。

4.實(shí)驗(yàn)設(shè)計注重連貫性與開放性。

提供的實(shí)驗(yàn)器材，既可以讓學(xué)生做體驗(yàn)大氣壓強(qiáng)存在的實(shí)驗(yàn)，又為估測大氣壓的大小做了準(zhǔn)備，順應(yīng)了學(xué)生的思維發(fā)展。實(shí)驗(yàn)設(shè)計的開放性，更是本節(jié)課的亮點(diǎn)。同組器材可設(shè)計多個實(shí)驗(yàn)，同一實(shí)驗(yàn)又可設(shè)計多種方案，把探究引入課堂，讓學(xué)生在探究中學(xué)，在學(xué)中探究，開放的實(shí)驗(yàn)設(shè)計，更能激活學(xué)生的思維，讓學(xué)生真正獲取成功的喜悅，讓課堂教學(xué)演繹更多的精彩！

（作者為江蘇省如東縣新區(qū)初級中學(xué)教師）