談初中物理測量大氣壓強實驗教學

摘 要：測量大氣壓強實驗是初中物理的重難點，學生在學習這一實驗時容易出現邏輯思維不清晰、混淆概念的情況，難以精確把握學習重點，影響課堂教學效率和質量。在這種情況下，學生參與測量大氣壓強實驗教學活動的積極性會比較差。基于此，文章對初中物理測量大氣壓強實驗教學進行探究，分析現階段初中物理測量大氣壓強實驗教學中存在的問題，并提出實驗教學思路。

關鍵詞：初中物理；測量大氣壓強；實驗教學

作者簡介：楊劍（1981—），男，江蘇省南通海安市墩頭鎮墩頭初級中學。

物理是義務教育階段的基礎學科，在初中階段進行物理教學能夠有效地激發學生學習物理知識的興趣和激情。物理課堂教學需要以物理實驗為支撐，確保物理實驗教學的可信性、趣味性以及直觀性，以幫助學生更好地理解與學習物理概念以及相關的物理規律。在實際教學中，教師需要深度挖掘教材中的可用資源，認真嚴謹地對待每次實驗教學，分析學生的學情，鼓勵學生參與到物理實驗活動中，這有助于降低學生動手操作的難度，提升物理實驗教學效果，使學生通過知識學習獲得成就感。

初中物理測量大氣壓強實驗的教學難度比較高，這是因為學生在日常生活中難以直觀感受到大氣壓力，且相關知識具有抽象性，需要學生擁有良好的思維能力才能全面理解。因此，在教授這一知識時，教師應引導學生主動探究實驗過程，適度改進和優化實驗裝置，幫助學生樹立學習物理知識的自信心，獲得實驗操作能力、思維能力、學習能力等多方面能力的發展，助力學生的物理核心素養提升。

一、初中物理測量大氣壓強實驗教學難點

第一，教學中存在壓力和重力的概念混淆問題。一些教師將物體的垂直方向上的受力情況作為壓強概念導入的基礎，通過平面垂直關系來描述與壓強相關的概念。這樣的教學方法可能導致學生混淆概念，錯誤地認為壓力就是重力，或壓力和重力的大小總是相等。第二，壓強和壓力的概念教學不明確的問題。盡管二者有聯系，但它們是兩個不同的物理概念，教師在教學中要注意引導學生加以辨析。

為了提高學生的物理實驗能力，解決概念理解和知識混淆的問題，教師需要在測量大氣壓強實驗的教學活動開始之前，全面了解學生的知識學習難點和易錯點，從學情出發，引導學生全程參與物理實驗，深化對大氣壓強概念的理解，并從實驗中總結出規律。

二、初中物理測量大氣壓強實驗教學設計

（一）做好教學準備

在進行測量大氣壓強實驗教學活動時，教師可以按照一般科學實驗的分析思路，將教學過程劃分為不同的階段。這些階段中應包括以下幾個關鍵步驟：巧妙提出問題、引導學生思考并提出疑問、進行模擬實驗教學、模擬實際測量過程、深化學生對大氣壓強相關物理知識的理解［1］。在教學中，教師需要提前準備相關的實驗儀器，例如針筒、玻璃片、刻度尺、彈簧測力計、沙子、小桶等。因為學生在參與實驗活動前已經掌握了公式P＝F/S，所以在教學過程中，教師可以引導學生運用這些工具，以小組合作的方式討論實驗方案，以估測大氣壓強的數值。這種參與方式有助于學生深入地理解與大氣壓強相關的物理概念。

（二）激發學生學習興趣

良好的課堂引入能夠有效激發學生的學習興趣，集中他們的注意力，提高教學效率和質量。因此，在進行測量大氣壓強實驗教學活動時，教師應采用多樣化的教學方法，精心設計課程初期的知識引入環節，快速吸引學生的注意力，增強他們的學習興趣，有效引導他們學習與壓強系列物理實驗相關的知識，降低學習難度。教師還可以采用更直觀的實驗形式，幫助學生更好地理解和掌握壓強知識。例如，教師可以鼓勵學生動手實驗，激發他們對實驗現象背后的原理的好奇心。通過這種積極情感的推動，學生能夠深入探索測量大氣壓強實驗的相關內容，實現課堂學習目標。

在初中物理教學中，并非每節課都包含實驗教學內容。因此，在進行測量大氣壓強實驗教學活動時，教師應充分展示自己的教學才能和特長，深入挖掘實驗中的亮點，使學生能夠享受實驗帶來的樂趣，積極參與實驗教學活動［2］。此外，教師還可以讓學生動手實驗，提高他們在課堂活動中的參與度，滿足學生的內在需求，調動學生學習物理知識的主觀能動性。教師要扮演好引導者的角色，不過度干預學生的實驗過程和行為，鼓勵學生自主思考，培養他們的邏輯思維能力。無論實驗結果如何，教師都要鼓勵并贊揚學生敢于質疑、敢于發言的表現，幫助他們建立學習物理知識的自信心，使他們勇敢克服學習物理時遇到的困難，提高物理學習水平。

（三）采用多元化教學手段

教師要鼓勵學生分組合作進行實驗，同時使用多媒體教學設備將學生的實驗方案展示出來。有些學生可能選擇采用吸盤測氣壓，這時教師可以引導學生探究他們所選方案的可行性，并結合學生的設計進行簡單演示。在演示過程中，學生可能會發現測力計無法將吸盤拉起。在這種情況下，教師應該及時提出問題，詢問學生如何完善實驗。學生需要自己思考并提出解決辦法，如嘗試換成小規格的吸盤，或更換更大量程的測力計［3］。

在向學生講解與大氣壓強相關的理論知識時，教師可以利用多媒體設備進行實驗演示，以幫助學生更深入地理解相關的理論知識，同時提高他們運用理論知識的能力。例如，托里拆利的測量大氣壓強的實驗需要運用水銀，而水銀具有毒性，所以教師在課堂上進行演示實驗存在危險性。因此，教師可以提前從互聯網上下載與該實驗相關的影像資料，利用多媒體設備進行詳盡的實驗演示，全面解釋所涉及的理論知識，兼顧教學效果與安全性。

在實際教學中，教師要給學生創設適宜的問題情境，設置有梯度性的問題，使教學問題和學生的生活建立聯系。這樣，學生就可以在學習過程中調動自身生活經驗來消化物理知識。教師要充分了解學生現有的物理水平，將其作為教學的出發點，深入挖掘物理教材中蘊含的知識和素材。例如，在上文提及的托里拆利實驗中有這樣的操作：在長約1 m，一端封閉的玻璃管里灌滿水銀，將管口堵住，然后倒插在水銀槽中。在演示視頻播放到這一部分時，教師可以暫停視頻，組織學習小組分析和思考這個實驗的目的，提出自己的猜想。討論結束后，教師繼續播放視頻：管口打開后，玻璃管內的水銀高度下降，但在降至一定高度后不再改變，經過測量，發現玻璃管內的水銀柱長度約為760 mm，傾斜玻璃管，管內外的水銀面高度差保持不變。接下來，教師還可以展示其他相關實驗內容，如若在水銀槽中再加入水銀，水銀槽內液面升高，則管內水銀面也隨之升高，但是管內外水銀面的高度差不變，以及展示玻璃管的傾斜程度、粗細等因素對水銀柱高度的影響。在仔細觀察實驗現象后，教師要帶領學生探究現象背后的原理，解釋觀察結果：玻璃管中的水銀柱不會落下，是因為大氣壓的作用，玻璃管中水銀柱產生的壓強等于大氣壓強。意大利科學家托里拆利首次進行了這個實驗，他測量得到管內外水銀面高度差為760 mm，所以科學家們將特定條件下高760 mm的汞柱所產生的壓強作為標準大氣壓，用P0表示。應用壓強計算公式P＝pgh進行計算，我們能得出標準大氣壓的值約為1×105 Pa。通過這一演示實驗，學生可以更好地理解與大氣壓強相關的理論知識，并改變對物理知識的印象［4］。

（四）鼓勵學生自主實驗

為了進一步拓寬學生的視野，培養學生的解題思維，教師可以鼓勵學生實施較為簡易的利用注射器粗測大氣壓強的實驗，讓他們感受物理知識的生成過程。在實驗過程中，一些學生可能會出現問題：無論他們怎么用力拉彈簧測力計，都無法拉動注射器的活塞。對此，教師應鼓勵學生結合實驗結果進行分析，找出問題所在。一些學生可能會提出：“老師，這可能是因為我們使用的彈簧測力計的量程較小?！倍械膶W生可能會提出：“老師，可能是因為注射器的容量太大。”教師應結合學生的反饋意見，適時調整或更換實驗設備，以便學生繼續實驗。

（五）強化實驗結果分析能力

測量大氣壓強實驗具有一定難度，實驗室環境會受到各種因素影響，在這種情況下，學生不應僅為了獲得預期結果而進行實驗，而是應該培養實事求是的態度，精準分析實驗數據。完成實驗后，教師可以整合各學習小組使用的測量大氣壓強的方案，并鼓勵學生對實驗內容進行評估。學生應當主動探究實驗誤差產生的原因，通過集思廣益得出合理的解釋，進而深化對相關理論的理解。如在利用注射器粗測大氣壓強實驗中，內部空氣無法完全排盡、針筒密封性不夠好、活塞和針筒間有摩擦力等因素都會導致測量結果出現誤差。

在實驗過程中，教師應特別關注學生的學習過程，不應直接告訴學生產生誤差的原因，而是鼓勵他們自己思考和探索。通過主動思考和解決問題，學生的分析和解決問題的能力將得到提高，同時也能形成良好的思維品質。

（六）引導學生參與實驗改進

在學生分析誤差產生原因后，教師應引導學生繼續改進實驗，以原始的測量大氣壓強實驗為基礎，適當優化實驗裝置，以減小誤差。教師可以提供給學生各種器材，如小桶、注射器和沙子，讓學生進行探討和測試。例如，教師可詢問學生：“同學們，如何測量大氣對活塞的壓力？”有的學生會根據教師提供的器材，將小桶懸掛在活塞下方，然后用小桶拉動活塞。在進行該實驗教學活動時，教師可以請一些思維比較靈活的學生演示具體的操作過程。通過實驗，學生會發現，要測量大氣對活塞的壓力，只需測量拉動活塞時沙子和桶的重量即可，這種靜態測量方式能進一步減小誤差。在教學中，教師應該積極肯定并贊揚學生的創新實驗想法，并將學生用這種方式得出的實驗數據與先前的實驗數據進行對比，以評估在改進實驗后，實驗得出的數據是否更接近真實的大氣壓強的數值［5］。完成上述實驗任務后，學生可以總結實驗改進后的優點，如摩擦誤差減小、數據準確性提高。教師應該鼓勵學生，讓他們在遇到問題時積極思考，深入探索知識，幫助他們獲得學習物理知識的成就感。

結語

綜上所述，在初中物理測量大氣壓強實驗教學中，教師要適當引導學生，多和學生進行互動和溝通，鼓勵學生自主發現問題、解決問題，不能讓學生處于被動接受知識的狀態，應注重學生思維品質的發展，提高他們的學習能力、邏輯思維能力等。這樣，學生才能獲得更健康且長遠的發展，形成動手實踐意識，拓寬物理學習思路。

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