一个关于大气压强的小实验及其应用

摘要：验证大气压强的存在的实验很多，或简或繁.但有的实验存在很多争议.为体现从生活走向物理，从物理走向社会的课程理念，我们着意简中求胜的实验探究.“倒不满的杯子”实验简单易行，现象明显，降低学生认知负荷，并由此迁移到社会生活应用.教师深入透彻理解，教学相长，加强了学科专业能力.

关键词：大气压强；家禽自动饮水器；教学相长

作者简介：董玉新（1972-），女，河北沧县，本科，中教一级，从事初中理化教科研工作.

基金项目：课题“以生活物品为实验素材的初中物理教学资源的研究”进入 研究阶段.大气压强是初中物理的学习难点，概念较为抽象，学生较难理解.学生没有切身感受就很难利用其原理来解释生活中的有关现象[1].关于大气压强的实验有很多，“覆杯实验”、“瓶吞鸡蛋”等不胜枚举，但是这些实验或多或少存在着一些操作缺憾.前者经常被学生质疑是水润湿粘住了纸片.所以教师操作要改进为塑料薄片等.后者瓶吞进鸡蛋只有在鸡蛋的大小与瓶口的尺寸配合得当时才能达到明显的实验效果，因而在选择鸡蛋时还需花一番功夫[2].实验后往往也很难取出鸡蛋.造成浪费，只能再想改进办法.以下实验被称为 “倒不满的杯子”，我们只就这个简单实验來进行研究.

实验目的：验证大气压强的存在

实验材料：矿泉水瓶一个，玻璃杯一个（要比瓶子的口大）

实验步骤：

1、把矿泉水瓶装满水，再把玻璃杯倒扣在矿泉水瓶上，然后迅速把两者一起倒立.平稳放下后，观察到水没有流出来.

2、把矿泉水瓶往上提一点，瓶中的水流到玻璃杯中，玻璃杯中的水面上升，直至玻璃杯中水面高于瓶口.矿泉水瓶中的水停止流动.

3、再向上提一下矿泉水瓶，当瓶口离开玻璃杯中的水面时，瓶子中的水又会流到杯子里一些，直到玻璃杯内的水没过瓶口，瓶子里的水就会停止流出.

备注：以上实验为了便于观察，我在水中加了一点颜色，因为在厨房完成，我就顺手加了一点老抽.大家可以根据自己的身边物品选择添加合适颜色.

为了体现从生活走向物理，从物理走向社会的新教学理念.遵循初中生由感性认识上升到理性认识的认知规律[3].我联想到生活中的家禽自动饮水器.

下图是一个给鸡喂水的装置-家禽自动饮水器.把白色的壶装满水，然后把红色的底座装好，然后再倒过来放在地上，小鸡就可以喝水了.

鸡喝掉一些水，壶里的水就流出来一些.直至白色壶中水用完.

原理解释：

开始的时候，饲养员只需要灌满瓶内水，把大口容器倒扣其上即可.然后迅速倒置过来.瓶内水是满的，瓶内可看做没有空气.由于大气压强很大，足以支持十米以上的水柱，所以，饲养员在不用手提小瓶的情况下，水不会流出，也就是大容器里没水，小鸡喝不到水.饲养员提一下小瓶，瓶口就进去一部分空气.根据理想气体状态方程PV=nRT，T不变V不变R为常数，n变大，等式右方变大，要求等式左方也要变大.对于瓶内气体，初始V占据空间不变，所以P瓶内气体变大，即瓶内气压变大，但是外界的大气压却不变.P大气压=P瓶内气体+P水柱，P瓶内气体↑，要求P水柱↓.所以瓶内水会流出，直到P水柱= P小柱′，满足新的等式P大气=P瓶内气体′+P水柱′，水面不再下降.此时大容器的水位没过瓶口.鸡就可以喝到水了.

当外面的水下降后，瓶口就又进去一部分空气.重复以上原理，水就又会从瓶内流到大容器里.这时又把瓶口封住了，不再进空气，又达到平衡.直到瓶子里面的水流完为止.

当然，实际生活中的家禽自动饮水器不尽相同，有所改善.但原理相似.

可见，小实验大道理.悟物穷理，是物理学科人本特色.我们的教师应该透过现象，吃透本质，教学相长.

多思考多研究，是对教师个人专业素养提升的过程.“教师只有拥有一桶水才能给学生一杯水，这才是我们真正的学高为师.” [4]教师要不断充电、提高自己的知识层次和思维能力，才能给物理课堂注入源源不断的“活水”，物理课堂才能蓬勃有活力.

参考文献：

[1]徐德洪.大气压强实验教学初探[J].学园（教育科研） 2012.第22期.146页

[2]屈宝珊，全畅 . 瓶吞鸡蛋实验的改进中学物理（初中版）[J].1998.12，20页

[3]鲁佩用.大气压强实验创新设计物理教学探讨[J].2014.3月，32卷465期

[4] 尹克荣.谈当下部分初中物理教师教学上的专业缺陷[J].2015.11，69页