大氣的威力

陶悅

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

一、體驗(yàn)大氣的威力

學(xué)生活動(dòng)：出示一個(gè)礦泉水瓶，請(qǐng)學(xué)生想辦法將它變癟。

解決方案：①用手?jǐn)D壓瓶子，瓶子就變癟了。

點(diǎn)評(píng)：用手?jǐn)D或壓瓶子是對(duì)瓶子施加了力，這個(gè)力使瓶子發(fā)生形變。

②用嘴對(duì)著瓶口吸氣，發(fā)現(xiàn)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(chǎng)不僅回顧了之前所學(xué)的知識(shí)，還吸引了學(xué)生的眼球，利用普通的生活道具激起了學(xué)生的興趣，大大提高了課堂氣氛和學(xué)習(xí)效率。

演示實(shí)驗(yàn)：準(zhǔn)備一個(gè)純凈水桶，用棉絮在酒精中浸濕，再用打火機(jī)點(diǎn)燃蘸有酒精的棉絮，將點(diǎn)燃的棉絮放入純凈水桶中，用手堵住桶口，出現(xiàn)什么現(xiàn)象？

學(xué)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(duì)比，不僅刺激學(xué)生的視覺碰撞，而且刺激學(xué)生的思維碰撞，讓抽象的知識(shí)一目了然。

二、證實(shí)大氣的威力

過渡：氣體和固體、液體一樣，對(duì)周圍的物體也有壓強(qiáng)，物理學(xué)上，將大氣對(duì)處在其中的物體產(chǎn)生的壓強(qiáng)叫做大氣壓強(qiáng)，簡(jiǎn)稱大氣壓。下面請(qǐng)學(xué)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(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以證實(shí)大氣壓的存在。

設(shè)計(jì)方案并讓學(xué)生上臺(tái)展示：①將兩個(gè)吸盤對(duì)吸，發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)拉動(dòng)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(fā)現(xiàn)塑料板不會(huì)掉下來（補(bǔ)充：讓學(xué)生將杯子輕輕地轉(zhuǎn)動(dòng)，觀察塑料板會(huì)不會(huì)掉下來，這又能說明什么呢？）。

反思：在這里，我用大部分時(shí)間讓學(xué)生討論、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以證明大氣壓的存在，突破原先一味由老師演示——學(xué)生觀察——?dú)w納總結(jié)——得出結(jié)論的課堂模式。這樣的課堂，主體發(fā)生了轉(zhuǎn)換，學(xué)生不再是記錄者而是知識(shí)的探究者。相比傳統(tǒng)的授課方式而言，既活躍了課堂氣氛，更讓學(xué)生的思維得到了鍛煉，對(duì)知識(shí)的掌握更牢固，理解得更透徹。

過渡：學(xué)生設(shè)計(jì)的這些實(shí)驗(yàn)充分說明大氣壓的存在，其中的覆杯實(shí)驗(yàn)既說明大氣壓存在還說明大氣向各個(gè)方向都有大氣壓，那能否利用這個(gè)覆杯實(shí)驗(yàn)從反面證實(shí)如果沒有大氣的話，塑料板和里面的水就會(huì)掉下來呢？

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

演示實(shí)驗(yàn)：將覆杯用支架支撐后放入真空罩內(nèi)，然后用真空泵抽氣。隨著真空泵不斷往外抽氣，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象呢？

三、測(cè)量大氣的威力

演示實(shí)驗(yàn)：我們把剛才覆杯實(shí)驗(yàn)中的杯子換成如右圖所示的容器，再進(jìn)行一次實(shí)驗(yàn)，觀察會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？

學(xué)生活動(dòng)：用兩個(gè)皮碗，請(qǐng)學(xué)生模擬“馬德堡半球?qū)嶒?yàn)”，體驗(yàn)下是什么感覺。

反思：讓學(xué)生親眼看見和親身體會(huì)大氣壓的巨大，從而激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步想探究大氣壓到底有多大的興趣，為后面的大氣壓測(cè)量做好鋪墊，使教學(xué)內(nèi)容不再枯燥，使知識(shí)點(diǎn)不再只是死記硬背。

過渡：剛才的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)不僅讓我們體會(huì)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(jù)我們所學(xué)的或所知的有沒有一個(gè)直接可以測(cè)出大氣壓值的儀器呢？既然沒有，那我們要測(cè)量大氣壓就必須要通過壓強(qiáng)公式P=■先測(cè)出大氣壓力和受力面積再間接計(jì)算得到。請(qǐng)學(xué)生利用桌上的器材設(shè)計(jì)方案測(cè)出大氣壓力。

反思：在測(cè)大氣壓力的過程中，有學(xué)生會(huì)用吸盤緊壓在塑料板上，然后將它們掛在彈簧測(cè)力計(jì)下讀出示數(shù)，認(rèn)為即是大氣壓力的值。也有學(xué)生會(huì)認(rèn)為將整個(gè)裝置倒置過來，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)即為大氣壓力的值。其實(shí)，這是學(xué)生容易出錯(cuò)的地方，兩次設(shè)計(jì)的方案中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)都不是大氣壓力的值，所以在這里，我直接用受力分析圖進(jìn)行分析，給出當(dāng)吸盤剛脫離塑料板時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)才是大氣壓力的值。

過渡：分析完后學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)拉開吸盤所需的力太大，學(xué)生用彈簧測(cè)力計(jì)無法測(cè)出，這就順理成章地讓學(xué)生想到換用注射器測(cè)大氣壓力的值。

反思：學(xué)生可能會(huì)想到用細(xì)繩繞注射器一圈，再用刻度尺量出周長(zhǎng)，算出直徑再算出面積，這樣的測(cè)量其實(shí)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(xué)生親眼觀察到有效受力面積應(yīng)該是活塞的底面積即是注射器的內(nèi)徑。這就為后面講解特殊方法測(cè)受力面積做好了鋪墊，也使學(xué)生更容易接受和理解所學(xué)知識(shí)。

學(xué)生觀察與實(shí)驗(yàn)：學(xué)生觀察注射器后發(fā)現(xiàn)注射器上標(biāo)明容積，我再適當(dāng)引導(dǎo)把注射器圓筒那段看做是圓柱體，這樣學(xué)生就容易想到利用圓柱體的體積公式V=SL，只要測(cè)出圓柱體的長(zhǎng)就可以算出有效受力面積。此時(shí)我再追問一下：是不是測(cè)出注射器圓筒那段的全部長(zhǎng)嗎？學(xué)生在我的不斷點(diǎn)撥下，很容易就能明白注射器上標(biāo)明的容積是有刻度那部分的容積，所以用刻度尺測(cè)量的長(zhǎng)度也應(yīng)該是注射器上有刻度部分的長(zhǎng)度。

反思：在整個(gè)測(cè)大氣壓值的實(shí)驗(yàn)過程中，實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)操作對(duì)學(xué)生而言不是難題，但實(shí)驗(yàn)的方法和細(xì)節(jié)是學(xué)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(dǎo)相結(jié)合的教學(xué)方法，讓學(xué)生在實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)問題，從而引導(dǎo)解決問題，使學(xué)生的思維得到鍛煉，培養(yǎng)學(xué)生全面考慮問題的能力。通過師生共同努力，我們用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出大氣壓力的大小F，利用注射器上標(biāo)明的容積V和用刻度尺量出有刻度部分的長(zhǎng)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(xué)生根據(jù)上面的方法小組完成測(cè)量實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)各個(gè)小組測(cè)出的大氣壓值有偏差，而且偏差很大。結(jié)合教材給出的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓值，請(qǐng)學(xué)生分析有哪些客觀原因會(huì)導(dǎo)致測(cè)得值偏大，哪些客觀原因會(huì)導(dǎo)致測(cè)得值偏小。

四、利用大氣壓解釋一些生活現(xiàn)象

剛才有學(xué)生將礦泉水瓶“吸”癟了，其實(shí)是這位學(xué)生通過吸氣使瓶?jī)?nèi)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(xiàn)象都是與大氣壓有關(guān)的，比如說吸塵器、吸飲料、吸油煙機(jī)等?？梢赃@么說，如果沒有大氣壓，這些儀器就無法工作，剛才看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象就不會(huì)出現(xiàn)。

既然周圍的大氣有如此大的威力，那我們?yōu)槭裁礇]有被壓癟呢？帶著問題，讓我們一起遨游在知識(shí)的海洋里。