论文部分内容阅读
【中图分类号】 G633.7 【文献标识码】 A 【文章编号】 2095-3089（2018）07-0-01
《空气的“力量”》是沪科教版八年级物理第八章第三节的内容，由于空气看不见，摸不着，这使得学生对大气压强的认识产生了一定的困难，为了体现新课标从生活走向物理，从物理走向社会的教学理念，遵循初中生由感性认识上升到理性认识的认知规律，本人通过近年来在物理教学中对大气压强实验的不断探究和實践，把教材中几个实验加以改进和创新，达到了良好的教学效果。
大气压与人们生活息息相关，但它的存在又不为大家所觉察，所以大家在日常生活从未有过因身负大气压强而产生不适感，对于吸饮料、倒茶水等普遍的一些生活习惯也极少有人意识到是大气压在帮忙。对此，在教学中证明“大气压强的存在”是一个很重要的内容，关于“大气压强存在”的演示实验方法有很多，如覆杯实验，瓶“吞”蛋实验，马德堡半球实验等。
一、传统实验演示的改进
1、覆杯实验
对于覆杯实验，就是将小玻璃杯装满水，在杯口盖一硬纸片，将杯口朝下，纸片不会掉下，随后向各个方向转动玻璃杯，纸片仍没掉下，说明大气在各个方向都有压强。此实验易操作，现象明显，但学生会容易产生是杯子吸住纸杯导致水不会流出来，对此，在完成上述实验后，可以拿一根针在纸张中央刺破一个小孔，这时，整杯水将倾斜而出，此时再引导学生若是纸张和杯子吸住的话，杯中的水应该是从小孔渗出来，而不是全部倒出，从而引起学生思考，应该是有外力帮忙，达到证明大气压的存在。
2、瓶“吞”蛋实验
瓶“吞”蛋实验操作起来虽然简单，现象明显，学生兴趣高，教学效果也很好，但是这个实验也存在一些缺点：第一，实验准备时间长，不方便；第二，重复性较差。蛋被瓶“吞”进去以后，要把鸡蛋完整地取出来很难，且要花较长时间，课堂上如果学生没有看清，想再演示一次，就必须得再用一个鸡蛋；第三，实验装置要求高，易出现浪费资源。由于所准备的鸡蛋不规则，容易与瓶口大小相差过多而导致实验失败，给学生造成错觉，从而影响教学效果，也浪费资源。
实验改进：不用鸡蛋，取一个小瓶子，底部铺有细沙，将沾有酒精的棉花点燃后扔进瓶子内壁，待棉花熄灭后马上把瓶子倒扣到水槽中，发现瓶中有水柱上升，有则说明有大气压的存在。
3、马德堡半球实验
马德堡半球模拟实验，演示直观性强，但不可能人人都有动手体验的机会；此时若换成是皮碗，就可以让学生人人参与。方案一、用力挤出皮碗中的空气，一手拿住皮碗的一端，另一端挂上钩码。逐渐增加钩码的数量，让学生直接观察到两个皮碗被挤出空气后能承受的拉力。方案二，在挤出空气后的皮碗两端分别挂上称量的弹簧称，同桌两人同时对拉。
以上改进后的实验具有较强的直观性、趣味性和成功率高的特点，更能启发学生的思维和学习的兴趣。
二、教材中实验存在的不足
（一）“冷水浇铁皮罐”实验
教材中按照如图所示方式，拿一空铁皮罐，放少许水，罐口打开，放在火上将水烧开。水烧开后，分别做以下实验：
（1）将未盖盖子的铁皮罐小心放入盆内，然后用冷水浇铁皮罐；
（2）将铁皮罐罐口用盖子盖紧，小心放入盆内，然后用冷水浇铁皮罐。
两个实验进行对比，灌口打开时用冷水浇，铁皮罐安然无恙；密封的铁皮罐口密封时用冷水浇，铁皮罐被压扁了，从而说明大气压的存在。
存在的问题：
1、铁皮罐的选择。在挑选铁皮罐时要考虑厚度及韧度，厚度太大的铁皮罐实验现象不明显，一般教师操作时常用的是易拉罐，灌口则用橡皮泥代替盖子密封，但该实验在冷水浇灌时容易出现易拉罐微小变形造成漏气而导致实验现象不明显。
2、加热时间的控制。笔者在实践当中经过多次反复操作，密封的铁皮罐用冷水浇被压扁的实验，其酒精灯加热时间要在5min—7min左右现象才会明显，而教材中两个实验要进行操作再对比现象，这样占用的时间较长，容易影响教学进度。
缺点：耗时较长，实验准备器材多，存在风险，实验重复不易。
实验改进：给两个一般的矿泉水塑料瓶灌入热水，将水晃动几后倒出，一个不盖上盖子，另一个马上盖上盖子，过大约1Min左右，会听到饮料瓶被压变形的声音，同时看到饮料瓶上有的地方被压瘪，证明了大气压的存在。
优点：成本低廉，操作简便，效果明显。（注意事项：不要使用刚烧开的开水，这样会使瓶子变形，最好采用温水60-70℃。）
（二）托里拆利实验
原实验装置如图所示。
对于本实验的教学，因为水银具有很大的毒性，所以以往都是以讲解和看视频为主，并没有实际做实验。学生在很多问题上存在困惑，尤其是为什么A、B两点的压强相等，这些问题即使通过看视频也不能很好地理解。因此这个实验装置主要存在以下几点不足：
1.实验所用的水银的毒性很大，在教室内按照传统的方法做，皮肤与水银直接接触，扩散的水银蒸汽对教师和学生的健康造成一定影响。
2.同学们很难理解（图1-丙）大气压强支持了760mm水银柱，“大气压强就是水银柱产生的压强”这一结论。
3.在向玻璃管内加注水银时，很容易混入气泡，使测量结果误差较大。
针对本实验方案的不足，根据本人多年来的教学经验，将该实验做了以下创新和改进：
实验改进：利用DISLab，采用“注射器”测法
为了使测量更为方便准确，学生设计出了新的实验方法。如图所示，实验步骤如下。
（1）将力传感器固定在底座上并连到计算机，运行DISLab软件，对力传感器进行数据调零。
（2）用游标卡尺测量注射器直径（单位是cm），将该数值和计算出的截面积输人DISLab软件中。
（3）把注射器的活塞推至注射器底端，排尽筒内空气，然后用橡皮帽封住注射器的小孔。
（4）将注射器外壳插在滑块的插槽中，注射器活塞后部用细绳与力传感器的挂钩连接。
（5）拨动拨动杆，直到注射器中的活塞开始滑动，之后用螺帽锁定拨动杆。
误差产生原因及改进：
①在注射器筒的尖端处还有一段小孔，活塞无法达这里，导致在小孔中留有残留的空气，影响准确测量，导致拉力更加偏小，从而导致测量值偏小，出现较大的测量误差；②活塞与注射器间没有完全密封致使注射器漏气，导致所测拉力会变小，故得出的大气压值偏小；③若注射器内壁间的摩擦较大，所测拉力就会变大，得出的大气压值就会变大，拉得过猛也会导致拉力变大，得出的大气压值就会变大。
改进：果将凡士林涂抹在注射器的活塞上，既可将活塞与注射器间完全密封，又可以使注射器内壁间的摩擦减小，注射器筒尖端处的空气可用橡皮泥排尽，这样会使测量值更接近于真实值。
总之，证明大气压强存在的实验有很多，但在教学中选取时应该具有代表性。在初中物理教学中，要充分发挥演示实验的教学功能，提高学生的参与度。—个现象生动、视觉新奇的演示实验，能让学生亲历概念的形成过程，形成的概念和规律将牢固地扎根在学生的脑海中。对此，物理教师业务教学中不光靠讲，还要对教学活动进行的有效反思，包括对实验教学的反思与改进，做到“直观”，“明显”“简单”、“可靠”。
《空气的“力量”》是沪科教版八年级物理第八章第三节的内容，由于空气看不见，摸不着，这使得学生对大气压强的认识产生了一定的困难，为了体现新课标从生活走向物理，从物理走向社会的教学理念，遵循初中生由感性认识上升到理性认识的认知规律，本人通过近年来在物理教学中对大气压强实验的不断探究和實践，把教材中几个实验加以改进和创新，达到了良好的教学效果。
大气压与人们生活息息相关，但它的存在又不为大家所觉察，所以大家在日常生活从未有过因身负大气压强而产生不适感，对于吸饮料、倒茶水等普遍的一些生活习惯也极少有人意识到是大气压在帮忙。对此，在教学中证明“大气压强的存在”是一个很重要的内容，关于“大气压强存在”的演示实验方法有很多，如覆杯实验，瓶“吞”蛋实验，马德堡半球实验等。
一、传统实验演示的改进
1、覆杯实验
对于覆杯实验，就是将小玻璃杯装满水，在杯口盖一硬纸片，将杯口朝下，纸片不会掉下，随后向各个方向转动玻璃杯，纸片仍没掉下，说明大气在各个方向都有压强。此实验易操作，现象明显，但学生会容易产生是杯子吸住纸杯导致水不会流出来，对此，在完成上述实验后，可以拿一根针在纸张中央刺破一个小孔，这时，整杯水将倾斜而出，此时再引导学生若是纸张和杯子吸住的话，杯中的水应该是从小孔渗出来，而不是全部倒出，从而引起学生思考，应该是有外力帮忙，达到证明大气压的存在。
2、瓶“吞”蛋实验
瓶“吞”蛋实验操作起来虽然简单，现象明显，学生兴趣高，教学效果也很好，但是这个实验也存在一些缺点：第一，实验准备时间长，不方便；第二，重复性较差。蛋被瓶“吞”进去以后，要把鸡蛋完整地取出来很难，且要花较长时间，课堂上如果学生没有看清，想再演示一次，就必须得再用一个鸡蛋；第三，实验装置要求高，易出现浪费资源。由于所准备的鸡蛋不规则，容易与瓶口大小相差过多而导致实验失败，给学生造成错觉，从而影响教学效果，也浪费资源。
实验改进：不用鸡蛋，取一个小瓶子，底部铺有细沙，将沾有酒精的棉花点燃后扔进瓶子内壁，待棉花熄灭后马上把瓶子倒扣到水槽中，发现瓶中有水柱上升，有则说明有大气压的存在。
3、马德堡半球实验
马德堡半球模拟实验，演示直观性强，但不可能人人都有动手体验的机会；此时若换成是皮碗，就可以让学生人人参与。方案一、用力挤出皮碗中的空气，一手拿住皮碗的一端，另一端挂上钩码。逐渐增加钩码的数量，让学生直接观察到两个皮碗被挤出空气后能承受的拉力。方案二，在挤出空气后的皮碗两端分别挂上称量的弹簧称，同桌两人同时对拉。
以上改进后的实验具有较强的直观性、趣味性和成功率高的特点，更能启发学生的思维和学习的兴趣。
二、教材中实验存在的不足
（一）“冷水浇铁皮罐”实验
教材中按照如图所示方式，拿一空铁皮罐，放少许水，罐口打开，放在火上将水烧开。水烧开后，分别做以下实验：
（1）将未盖盖子的铁皮罐小心放入盆内，然后用冷水浇铁皮罐；
（2）将铁皮罐罐口用盖子盖紧，小心放入盆内，然后用冷水浇铁皮罐。
两个实验进行对比，灌口打开时用冷水浇，铁皮罐安然无恙；密封的铁皮罐口密封时用冷水浇，铁皮罐被压扁了，从而说明大气压的存在。
存在的问题：
1、铁皮罐的选择。在挑选铁皮罐时要考虑厚度及韧度，厚度太大的铁皮罐实验现象不明显，一般教师操作时常用的是易拉罐，灌口则用橡皮泥代替盖子密封，但该实验在冷水浇灌时容易出现易拉罐微小变形造成漏气而导致实验现象不明显。
2、加热时间的控制。笔者在实践当中经过多次反复操作，密封的铁皮罐用冷水浇被压扁的实验，其酒精灯加热时间要在5min—7min左右现象才会明显，而教材中两个实验要进行操作再对比现象，这样占用的时间较长，容易影响教学进度。
缺点：耗时较长，实验准备器材多，存在风险，实验重复不易。
实验改进：给两个一般的矿泉水塑料瓶灌入热水，将水晃动几后倒出，一个不盖上盖子，另一个马上盖上盖子，过大约1Min左右，会听到饮料瓶被压变形的声音，同时看到饮料瓶上有的地方被压瘪，证明了大气压的存在。
优点：成本低廉，操作简便，效果明显。（注意事项：不要使用刚烧开的开水，这样会使瓶子变形，最好采用温水60-70℃。）
（二）托里拆利实验
原实验装置如图所示。
对于本实验的教学，因为水银具有很大的毒性，所以以往都是以讲解和看视频为主，并没有实际做实验。学生在很多问题上存在困惑，尤其是为什么A、B两点的压强相等，这些问题即使通过看视频也不能很好地理解。因此这个实验装置主要存在以下几点不足：
1.实验所用的水银的毒性很大，在教室内按照传统的方法做，皮肤与水银直接接触，扩散的水银蒸汽对教师和学生的健康造成一定影响。
2.同学们很难理解（图1-丙）大气压强支持了760mm水银柱，“大气压强就是水银柱产生的压强”这一结论。
3.在向玻璃管内加注水银时，很容易混入气泡，使测量结果误差较大。
针对本实验方案的不足，根据本人多年来的教学经验，将该实验做了以下创新和改进：
实验改进：利用DISLab，采用“注射器”测法
为了使测量更为方便准确，学生设计出了新的实验方法。如图所示，实验步骤如下。
（1）将力传感器固定在底座上并连到计算机，运行DISLab软件，对力传感器进行数据调零。
（2）用游标卡尺测量注射器直径（单位是cm），将该数值和计算出的截面积输人DISLab软件中。
（3）把注射器的活塞推至注射器底端，排尽筒内空气，然后用橡皮帽封住注射器的小孔。
（4）将注射器外壳插在滑块的插槽中，注射器活塞后部用细绳与力传感器的挂钩连接。
（5）拨动拨动杆，直到注射器中的活塞开始滑动，之后用螺帽锁定拨动杆。
误差产生原因及改进：
①在注射器筒的尖端处还有一段小孔，活塞无法达这里，导致在小孔中留有残留的空气，影响准确测量，导致拉力更加偏小，从而导致测量值偏小，出现较大的测量误差；②活塞与注射器间没有完全密封致使注射器漏气，导致所测拉力会变小，故得出的大气压值偏小；③若注射器内壁间的摩擦较大，所测拉力就会变大，得出的大气压值就会变大，拉得过猛也会导致拉力变大，得出的大气压值就会变大。
改进：果将凡士林涂抹在注射器的活塞上，既可将活塞与注射器间完全密封，又可以使注射器内壁间的摩擦减小，注射器筒尖端处的空气可用橡皮泥排尽，这样会使测量值更接近于真实值。
总之，证明大气压强存在的实验有很多，但在教学中选取时应该具有代表性。在初中物理教学中，要充分发挥演示实验的教学功能，提高学生的参与度。—个现象生动、视觉新奇的演示实验，能让学生亲历概念的形成过程，形成的概念和规律将牢固地扎根在学生的脑海中。对此，物理教师业务教学中不光靠讲，还要对教学活动进行的有效反思，包括对实验教学的反思与改进，做到“直观”，“明显”“简单”、“可靠”。