对“体验大气压的存在”的实验改进和思考

【内容摘要】本文结合了初中物理8年级下册“体验大气压的存在”的实验教学案例，从实际教学出发，通过实验的改进大大提高了实验的可行性和成功率，再通过对学生思维的逻辑性探究，使学生对大气压概念获得更深层次的理解，并让学生体会到独立思考、严密的科学态度在科学研究中的重要性。

【关键词】初中物理 实验改进 逻辑思维

“科学源于实验”。物理是一门以观察和实验为基础的自然科学，在物理学的产生和发展过程中，物理实验自始至终占有极为重要的地位。如果把物理这门学科比作高楼大厦，那么物理概念就是构成这座大厦的基石。而承载着物理思想方法的物理概念，因为具有高度的抽象性和凝练性，对于初中生来说往往难于理解。

一、对实验的改进

本实验过程简单、现象明显，但有一个不易操作的地方，就是罐口的密封。书本上使用的密封材料是橡皮泥。我也尝试了，并安排了一个班的同学进行分组实验，共48人，每两人一组，分成24组。先用干橡皮泥密封，由于橡皮泥较硬，容易造成漏气，密封性不理想，24组仅有11组成功。后来在橡皮泥中加水，再次尝试，发现加了水的橡皮泥密封性有所改善，但非常油滑，手感极差。有14组成功。

第二个班依然24组，使用了面粉团密封，遇到了以下问题：1、加水量不易控制，需反复尝试，浪费较多时间；2、揉好面粉团后时间一长就会变干，不能重复使用。学生成功率也不高，仅14组成功。

后来我在汽车内发现了一块硅胶防滑垫，平时用来放置手机，如图所示，它的质地非常柔软，表面十分光滑。我尝试用它来密封，不仅操作简单，而且密封效果非常好，沾水后效果更佳。在第二学年，我安排了25组学生进行分组实验，有22组成功，成功率明显高于前两次实验。

因此，在这个实验器材中我舍去了橡皮泥，加入了硅胶防滑垫，这就是我对本实验的小小改进。

二、对实验的再思考

本实验的现象非常明显：易拉罐扁了。看到这个现象我们会自然而然地提出第一个问题：易拉罐为什么扁了？这个问题很多同学都能给出答案：被大气压扁了。这样回答的同学往往是已经预习过或已经有了大气压概念，而对于完全没有大气压概念的人来说，这样的答案我们得仔细推敲一下，因为既没有看见大气，也没有看见“压”的动作，凭什么说是被大气压扁了呢？很难理解。所以，我觉得仅从这个实验就得出大气压的概念似乎有点草率。

再来推测一下给出“被大气压扁了”这个答案的同学的思维过程，这个答案多半是从书上看来的，未必是他自己得出来的。因此，我会提出第二个问题：你为什么认为是大气把易拉罐压扁了？不要说是书上说的或者老师讲的，强调你是怎么认为的。此时，学生才开始真正地思考这个问题，他们会给出各种各样的答案，其中比较合理的答案是：因为只有大气与易拉罐接触。这个答案表面上合情合理，但是仔细推敲一下：大气的确与它接触，但是只要与易拉罐接触，就一定是大气把它压扁的吗？“接触”和“压扁”有必然的因果關系或逻辑关系吗？我看未必。打个比方：警察破案时，谁和死者接触谁就是凶手吗？如果这样办案，最终法官的判决一定是“证据不足”。同理，在本实验中，仅从大气与易拉罐接触，就判定是大气把它压扁了，同样“证据不足”。

为了获得更充分的证据，紧接着就提出第三个问题：如何进一步证明的确是大气把易拉罐压扁了？此问题比较难，根据历年的教学经验，几乎没有同学能回答。所以，可适当给予提示：能否从反面证明？这样的提示不仅能帮助学生思考，还能起到很好的引导作用。有了这个提示，头脑灵活的同学就会想道：如果外部没有空气会怎样？

为了探究瓶子外部没有空气的情况下会否被压扁，就必须考虑第四个问题：如何设计实验？“实验是检验真理的唯一标准。”通过实验来证明是最有效、最客观的方式。

三、对实验的再设计

由于要抽走瓶子外部空气，所以需要抽气机、真空罩。但考虑到真空罩的体积、易拉罐需要手动对其密封等问题，我们不能将易拉罐放进真空罩内。因此，我们改放一个已经被大气压扁了的矿泉水瓶子，并拧紧瓶盖。抽走瓶子外部空气，观察瓶子还会被压扁吗？

实验现象表明，抽出空气后，瓶子会鼓起来，这说明没有空气瓶子就不会被压扁。接下来如果把真空罩的阀门打开，让空气进入，我们会看到瓶子再一次被压扁，这说明有空气瓶子就会被压扁。

四、对实验的反思

纵观整个过程，我是通过正反两个实验证明了大气压的存在。正面的实验是书本推荐的，此实验过程简单、现象明显，但实际教学中开设率并不高，其中主要原因可能就是找不到合适的密封材料，导致成功率不高，实验效果大打折扣。使用了硅胶防滑垫后，实验的可行性和成功率都大大提高，甚至可以安排分组实验，让学生亲自动手感受实验带来的精彩与震撼。

反面的实验其实非常简单，不管是可行性，还是成功率，都非常高。因此，在实际教学中完全可以应用，学生的反响非常热烈，效果显著。通过这个实验，结论的得出显得顺理成章、证据充分。

综上所述，实验的改进需要经历反复的尝试和多次的失败，更需要平时的细心观察，做个生活的有心人。实验的目的不应只是对实验结论的关注，更应该关注实验过程中物理思想和科学精神的渗透。

【参考文献】

[1] 吴沛儒.借助物理实验，优化概念生成[J]. 学苑教育， 2016（24）：93.

[2] 马宏佳， 陈功， Ling，等. 影响学生对科学态度因素的实证研究[J].课程.教材.教法，2014（7）：78-82.

作者简介：吴沛儒（1981.10-），男，汉族，江苏吴江人，中学一级，研究方向：物理教育.

（作者单位：苏州市吴江区笠泽实验初级中学）