引导使课堂有序探究让学习精彩——“气体的压强”教学实录与反思

■阮早晨

引导使课堂有序探究让学习精彩
——“气体的压强”教学实录与反思

■阮早晨

本节内容与日常生活有密切联系。空气看不见摸不着，虽然我们生活在大气中，但气体压强的存在容易被学生忽视，且较为抽象，因此本节课可指导学生利用身边随手易得的物品开展实验探究，让学生体验大气压强的存在，让他们在轻松、自主的氛围中，享受创造的快乐，体验成功的喜悦，领略大气压的神奇。

一、教具准备

教师演示用品：矿泉水瓶、易拉罐、酒精灯、火柴、试管夹、橡皮泥、锥形瓶、鸡蛋、马德堡半球。学生实验用品：玻璃杯、硬纸片、刻度尺、注射器、试管、弹簧测力计、吸盘、水槽、水。（对学生分组，4人1组，共12组。）

二、教学过程

1.新课引入。

播放湖南卫视“大求真”节目视频：火车头能拉开直径为37厘米的马德堡半球吗？

2.新课学习。

活动1：体验大气压的存在。

师：请同学们观看“魔瓶实验”：将饮料瓶（瓶底有许多小针孔）中注满水，打开瓶盖，水从瓶底流出，盖上盖子，水又不流了。同样一瓶水，为什么盖上盖子后，瓶中的水就不向下流呢？（学生思考，教室里一片寂静。）

师：对于“魔瓶”里的秘密，相信大家学习了本节课的知识后一定会解开。再请同学们观察“压罐实验”：将易拉罐注入少量水，放在酒精灯上加热（如图1），待易拉罐开口处出现白雾时，迅速地将易拉罐取下，用橡皮泥和硬币堵塞罐口，让易拉罐冷却。会出现什么现象呢？

图1

不一会儿，听到“噼啪、噼啪”的声音，易拉罐被压瘪了。

师：是什么力量压瘪它的？

生（众）：大气压！

师：是的，大气对处在其中的物体有压强。有些物质虽然我们看不见，摸不着，但它在我们生活的空间里确实存在。

师：下面我们继续领略大气压的神奇。请同学们观看“瓶吞鸡蛋”视频（如图2、图3）：一个被剥掉壳的熟鸡蛋被稳稳地放在玻璃瓶口，这么小的瓶口能把鸡蛋“吞”下吗？

图2

图3

视频中的教师拿起一小团酒精棉，在酒精灯上点燃后扔进玻璃瓶，再把鸡蛋放在瓶口。一股无形的力量把鸡蛋缓缓压入瓶中直至被玻璃瓶“吞没”。

师：有哪位同学想上来试试？

坐在前排的一个学生上台了，但在他的实验过程中鸡蛋进入瓶中的速度很慢。

师：谁能解释实验中鸡蛋为何被压得较慢？

生1：瓶内外的气压差不够大。

师：上两个实验中大气压是怎样把罐“压”瘪、把鸡蛋“吞”进瓶的呢？

生2：两个实验通过加热的方式使瓶内气压减小，瓶外的大气压把罐“压”瘪、把鸡蛋“吞”入瓶内。（学生对精彩的发言鼓掌。）

师：是不是仅有通过加热的方式才能使瓶内气压减小？（教室里一片寂静。）

师：再请同学们回忆饮料是怎样被吸进嘴里的？有没有哪位同学想试试?

我拿出一个装有饮料的、插有吸管的锥形瓶。后排有一个女生欣然上台。

生3：我对吸管先吸气，使管内气压变小，管外大气压不变，吸管内外存在气压差，饮料在管外大气压的作用下就被“吸”进吸管了。

我又将一个插有吸管的软塞塞在装有饮料的锥形瓶瓶口，让这位女生再试着吸饮料，女生使劲吸了好几次，没把饮料吸上来。

生3：塞子塞住了瓶口，饮料上方没有大气压，饮料吸不上来了。

生4：大气压真神奇！

师：大气对各个方向都有压强吗？怎样证明?

生5：刚才“压罐实验”中易拉罐四面都被“压”瘪了，能证明大气对各个方向都有压强。

师：看来大家对刚才大气压的实验很感兴趣，你能例举生活中大气压的应用吗？

活动2：例举大气压的应用（学生举例）。

生（七嘴八舌）：医院护士用注射器吸药液、用钢笔吸墨水、挂重物的吸盘……

随后，我出示一些生活中的拔火罐、抽气机、吸尘器、储物袋的图片，让学生例说。

师：通过刚才的几个实验，看来同学们对大气压的神奇有所感知了，大家能不能发挥聪明才智，利用老师给的实验器材，小组合作设计与大气压有关的实验并上台展示交流？

活动3：探究大气压的存在（学生实验）。

器材:毛玻璃片（一面光滑）、玻璃杯、硬纸片、刻度尺、2.5mL注射器、试管、0～10N弹簧测力计、面积为12cm2～14cm2的吸盘（2个）、水槽(2个)、水。

师：各小组合作探究后派小组代表上台展示。（4人1组，共12组，教师巡视，5分钟后学生展示。）

生6：我们用玻璃杯、硬纸片、水做了对比实验。（1）将硬纸片平放在平口玻璃杯口，再用手按住并倒放过来，放手后，纸片掉下来了。（2）将玻璃杯装满水，仍用硬纸片盖住玻璃杯口，用手按住并倒放过来，放手后，纸片没有掉下来。

师：你们做了对比实验，想说明什么？

生6：纸片托空杯时，硬纸片上下表面都受到大气压的作用，作用力相互抵消。硬纸片因受重力作用而落下。玻璃杯装满水时，排出了空气，硬纸片在下方大气压强的作用下没有掉下，这样对比较好地说明了大气压强是存在的。

师：其他组也是这样做的吗？有没有现象不同的？

生7：我们组纸片在水中时间长了，有些湿软了，杯子里的水也没满，将纸片按住杯口倒放后，纸片下落了。仔细研究后得知：杯口漏“气”了。要想实验成功，水要装满，纸要平整，杯中不能有过大的气压。

师：还有同学有不同的实验吗？

生8：我把试管装满水浸入水中口朝下，抓住管底向上提，管口离开水面前管内露出水面部分的水是满的，水没有流出来。

生9：没想到呢，我们也试试。

师：是谁托住水柱的？

生8：是水面上的大气压把水托住的。

师：不错，很好的一个实验，大家把掌声送给她！还有不同的实验吗？

生10：我们用吸盘做了两组对比实验。（1）把吸盘用力按在玻璃片粗糙的一面，吸盘能很轻松地被拉下，而把吸盘用力按在玻璃片光滑的一面，把吸盘拉下很费劲。（2）将两个吸盘轻轻合拢，很容易就能拉开，再将两个吸盘用力压在一起，就很难把吸盘拉开。

师：了不得，同学们越来越聪明了，不仅知道了大气压在我们身边确实存在，更知道怎样利用好大气压了。这儿有两个直径为10cm的橡胶吸盘，有没有同学愿意上台来拉开它们？

几乎所有小组都举手了，有两个女生快速走上来，大家都站起来观看，只见两个女生从左右两边拉吸盘上的挂钩，势均力敌，几十秒后，左边挂钩从吸盘上拉出来了，但吸盘没有被拉开，两个女生不断喘气，全班学生哄堂大笑！

师：这么厉害，挂钩都拉出来了，两个吸盘居然还“压”在一起！这个实验和历史上哪个实验很相似？

生（众）：马德堡半球实验!

师：好的，让我们再次走进湖南卫视“大求真”节目，一起观看马德堡半球实验。

活动4：感知大气压的“巨大”（观看视频）。

教室里一片寂静，所有学生都在认真观看视频，8匹马把半球拖来拖去，根本没能把它们拉开。

生11：大气压真大，难怪大气压叫“大”气压呢！

师：大气压到底有多大？大家能用我们刚才的实验器材想办法测量出来吗?让我们一起来估测大气压的大小吧。

活动5：估测大气压的大小（学生实验）。

学生开始搬弄器材，拿出了吸盘、玻璃片、弹簧测力计，把吸盘按在玻璃片上，用弹簧测力计拉。

生12：老师，能不能换一个弹簧测力计？

师：怎么啦？坏了吗？

生12：弹簧测力计量程太小，不够测!

师：我已经给你们找了较大量程（0～10N）的弹簧测力计了，手边没有其他测力计了，动动脑筋，能换用其他的器材进行测量吗？

生13：老师，我们想到了，根据P=F/S可知F=PS，把受力面积大的吸盘换成受力面积小的针筒，估计弹簧测力计就不超量程了。

师：请同学们为他绝妙的想法点赞，那实验思路是怎样的呢？

生13：根据P=F/S，测出大气对活塞的压力F、活塞的横截面积S，就可以了。

师：怎样测出F、S呢？请同学们阅读课本的第86页，思考以下问题：（1）为什么要将活塞推至注射器的底端？为何用橡皮帽封住注射器的小孔？（2）怎样拉动注射器筒？（3）什么时候记下弹簧测力计的示数？根据什么知识说此时测力计的示数F近似大气对活塞的压力？（4）如何求得活塞的横截面积S？注意什么？（5）尝试推导计算大气压强的表达式。

生14：（1）排尽空气、防止漏气。（2）水平慢慢拉动。（3）开始滑动、二力平衡。（4）横截面积S=V/l，l是指注射器有刻度的部分的长度。（5）表达式P=Fl/V。

师：下面就请各小组开始进行实验测量。

生15：老师，你给的注射器没有橡皮帽！

师：请大家仔细观察老师对注射器进行了怎样的处理，要橡皮帽吗？

生15：我想到了，你把注射器的针头部分割掉了，不需要橡皮帽了，用手指堵住注射器前端就可以了，这样就保证注射器里完全排尽了气体，老师高招！

师：可以测量了吧？请将实验数据填入表格，并计算出大气压强。

大气对活塞的压力F（N）注射器容积V（mL）注射器有刻度部分的长度l（cm）活塞横截面积S（m2）大气压P（Pa）

每组代表各汇报了所测的值。

师：我们各组都是估测大气压的值，最早测量大气压的实验是由意大利科学家托里拆利做的，测定的大气压值相当于76cm高的水银柱产生的压强，约等于1.0×105Pa，通常称为标准大气压。（播放托里拆利实验视频。）

师：也有测量大气压的仪器——气压计，可以测量出教室内大气压的值。

我拿出气压计，让学生读出大气压的值为1.02×105Pa。

师：我们刚才各组测出的大气压的值与实际值有些偏差，知道其中的原因吗？

生16：测量结果偏大，可能是活塞与注射器筒间有摩擦。

生17：测量结果偏小，可能是筒内空气没有完全排尽，气密性不好（漏气）。

3.盘点揭秘。

师：课前的“魔瓶实验”，哪位同学能揭开其中奥秘？

生18：太简单了，打开瓶盖，瓶底往下流水，是因为瓶底有许多小的针孔，上下水面都有大气压且相互抵消，水在重力作用下往下流。把盖子盖上，瓶底水面下方的大气压把水托住，水就不流了。（全班学生鼓掌。）

师：同学们学得不错，想知道火车头能拉开直径37厘米的马德堡半球吗？

生（众）：当然！

我继续播放湖南卫视“大求真”节目视频，和同学们一起见证在科技的力量下，马德堡半球被拉开，本课的学习在震撼中结束。

3.课后作业。

以“无形的大力士”为题，写一篇小作文。

三、教学反思

1.教学设计符合八年级学生的心理特点。

现阶段的学生身心处于一个迅速发展时期，他们希望得到别人的肯定，希望表现自己。本课通过小组实验、学生演示、讲解等方法，为学生提供展现自己的平台。将湖南卫视“大求真”节目视频（马德堡半球实验）贯穿始终，扣人心弦，满足学生的好奇心，激发了学生学习的兴趣，使学生的学习热情持续高涨。

2.教学注重将学生的思维和实践相结合。

本课涉及的实验类型很多，有演示实验、学生实验、多媒体辅助实验等，通过多样化的实验教学手段，让学生经历实验过程，重视学生的体验，激发学生思考，让学生主动积极参与，在“做”中学。注重科学知识与生活的联系，拉近了与学生的距离，让学生真正体验到生活中有物理，物理能服务于生活。

3.教学注重过程与方法相结合。

本课在教学过程中渗透科学方法，明晰知识形成的过程，把握科学知识的内在规律。如对吸盘受力分析时，二力平衡思想的应用，注重理论结合实际；对大气压强的精确测量，探讨并启发学生运用转化的思想方法来分析；探究大气压应用及估测大气压的大小时，多次采用对比的思想，如对两侧光滑程度不同的玻璃片的选择、对吸盘和注射器的选择，让实验方案更具可行性。

4.实验设计注重连贯性与开放性。

提供的实验器材，既可以让学生做体验大气压强存在的实验，又为估测大气压的大小做了准备，顺应了学生的思维发展。实验设计的开放性，更是本节课的亮点。同组器材可设计多个实验，同一实验又可设计多种方案，把探究引入课堂，让学生在探究中学，在学中探究，开放的实验设计，更能激活学生的思维，让学生真正获取成功的喜悦，让课堂教学演绎更多的精彩！

（作者为江苏省如东县新区初级中学教师）