3.实验。现在将玻璃管稍稍上提,观察水银柱的高度,结果是不变的。现在将玻璃倾斜,注意,水银面上的真空体积如何变化?(学生回答)管内水银柱的长度如何变化?(学生回答)。当倾斜时,管内水银面上方的真空体积减小,水银柱变长,但是水银柱的高度如何?(测量,并在板图上画出)很显然,管内水银柱的高度不变。
2.托里拆利实验。取一根大约一米长、一端封闭一端开口的玻璃管,灌满水银。(边讲边做)管内没有空气。用食指堵在开口,倒立在水银槽内,P130图11-5注意观察现象。我们先看到管内水银下降,继而又静止不动了(配合板图)请问,水银为什么下降?(学生回答)大气有压强,但是水银也有压强,水银的压强大于大气压强,所以下降。那么现在为什么静止而不再继续下降?(学生回答)大气压强等于水银柱的压强。所以欲知现在的大气压强,就需要计算这个水银柱产生的压强。根据上一章液体压强的计算方法,设水银柱下有一个水平的小平面,通过测量水银柱的高,计算水银柱的质量和重力,利用压强的公式
(操作)。(实际测量结果不一定是760毫米,但是仍可以认为水银柱的压强是105帕斯卡)。
可见,大气压强的值等于105帕斯卡,即等于×××毫米水银柱产生的压强。
这个实验就是托里拆利实验,它是用来测定大气压的值。
1.实验。试管内装满水,用食指堵住开口,倒立在水银槽内(配合板图),水不流出。请大家考虑水为什么不流出?(提问,学生回答)水不流出是因为大气压强的缘故。但是试管内的水也产生压强,水不流出不仅是由于存在大气压强,而且大气压强大于管内水柱产生的压强。那么大气压强到底有多大?这个问题早在著名的马德堡半球实验之前就由伽利略的学生托里拆利解决了。
2.大气层对浸在它里面的物体的压强叫大气压强,简称大气压或气压。地球周周的万物无不在大气层之中,它们都受到大气压强。诸如马德堡半球拉不开,鸡蛋进入罐内,小试管的上升,小纸片的不落都是大气压强的作用。
以上的几个实验说明了大气层中存在着压强。再做一个著名的实验--马德堡半球的实验证明大气压强的存在。
1.马德堡半球实验。这是两个金属半球,合拢后很容易拉开。现在把阀门打开,把两半球内的空气抽出去一部分(抽气),再将阀门关闭,现在请两位大力士来拉拉看(学生操作)这个实验就是著名的马德堡半球实验,它有力地证明了大气对浸在它里面的物体有压强。在公元1654年的最初实验时,用十六匹马才把半球拉开。我们这个实验由于半球小,真空度不高,拉开它不必用十六匹马,但是已经足以证明了大气中存在着压强。
3.实验。一个大试管,管内装水。把这个小试管放在大试管的水中,小试管内没有水。用食指托住小试管,将大试管倒过来,注意观察小试管如何?小试管上升。(配合板图)。此实验说明大气层中存在着压强。
2.实验。这是一个中医针灸科用的小瓷罐。这是一个煮熟的去皮鸡蛋。把鸡蛋放在罐口,将将落不下去。现在把一块棉花用水粘在罐的内壁用火柴将棉花点燃后立即把鸡蛋放在罐口,注意观警有什么现象?(配合板图)鸡蛋进入罐内。鸡蛋一定受到很大的压强才被压进去。这个压强是大气中的空气的压强。
我们学习了压强。固体能产生压强,液体能产生压强,那么气体能不能产生压强呢?请大家看书第121页(两分钟)
1.实验。我们居住的地球周周被空气层包围,空气层的厚度有几千千米。包围地球的空气层叫大气层,我们生活在大气层的底层。我们通过实验来观察大气层里的空气所产生的压强。这是一个茶杯,装满水,杯子里还有空气吗?用一个硬纸片盖住杯口,轻轻的把茶杯倒过来,大家看,硬纸片为什么不落下去?(配合板图)小纸片一定受到了来自大气层中的空气对它的压强。
通过刚刚的实验同学发现有的小组用小试管装满水后从水槽中倒提出来水一滴不洒,有的小组用大试管做这个实验结果也一样,那是不是说大气压能无限制地支持任意高度的水柱呢?早在 1640年,在意大利北部佛罗伦萨城,塔斯坎宁大公爵在家里的花园中修建了一座十分精美的喷水池,为了保证有足够的水源供给,就在园中挖了一口井,井口离地面足有十多米,并且装上了强有力的抽水机。大公爵和设计师想,在晨曦中喷泉与园内景色相映一定美极了。工程完成后,大公爵选择了吉日邀请了亲朋好友,正式揭幕喷泉。可是十分扫兴,尽管抽水机不停地工作,喷水池却喷不出一滴水来。在实际上,在当时的生产实践中,这类问题不止出现一次。矿工们早就发现无论费多大的努力都不可能把矿井里的水吸到离地面10米以上的地方。喷水池风波虽然结束了,但问题却留给了科学家。到底大气压能支持多高的水柱?大气压到底有多大呢?三年之后,一位青年学者找到了答案,他就是伽利略的学生托里拆利。
因为水银有毒,所以现在在课堂上不做托里拆利实验了。托里拆利也在实验后4年39岁就辞世了,又是一位为科学献身的伟大科学家。这个实验我们可通过视频录像来了解全过程。
通过实验我们知道,大气压能支持76厘米的水银柱,而水银的密度是水密度的13.6倍,也就是说能支持水柱的高度应为13.6×0.76m,约为10m,如果超过了这个值,则无论用多强劲的抽水机都白搭,而且如果违背了科学,再选良辰吉日都是无稽之谈。
再问同学一个问题:我们人体周围会不会有大气压?有,那为什么没把我们压瘪?同学们都看过电影、电视里的宇航员在太空遨游时,都要穿着厚厚的宇航服,你知道这是为什么吗?如果不穿,会怎么样?同学们再开动脑筋,找找我们周围还有哪些跟大气压有关的现象?联想:注射器吸取药液过程、钢笔吸水过程、塑料挂衣钩挂书包。
我们一起回顾一下,我们今天主要认识了大气压的存在,并知道了大气压的大小。回到开始我给同学演示的两个小实验,同学能解释原因吗?同学再想想有没有办法把蛋再完整的给吐出来?启发学生上台操作演示完实验后,告诉学生:大气压虽然可以简称气压,但大气压和气压还是有区别的。严格说起来,大气压只是气压的一种,是外部空气产生的压强;而气压还包括封闭空气产生的压强、水蒸气或其他各种气体产生的压强等。当瓶内气压大于外界大气压时,鹌鹑蛋就被压出来了。
附:探究大气压存在的实验记录表格
探究大气压存在的实验记录表格
班级 姓名
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实验器材 |
实验步骤 |
实验现象 |
实验分析 |
1 |
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2 |
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3 |
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(一)、新课引入:同学们,今天老师先要来当一回魔术师,给大家表演两个魔术。这里有两根内径差不多大的试管,它们重叠起来倒置后,如果不用手托住,你们猜猜会不会掉?在大试管里注入大半试管的水,将小试管慢慢插入大试管中,这时把两管同时倒立过来,注意了,奇怪的事情发生了,(请学生回答:小试管不但不往下掉,还往上升呢。)再来一个:我桌上有一个鹌鹑蛋,大家看好了,现在我要让小烧瓶把蛋整个吞下去。看我变变变,瞧,进去了!刚刚的两个小魔术是不是老师施了魔法呢?不是的,学完“大气压强”这一节内容后,同学就知道为什么了。
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