孫紅文

(江蘇省南京市溧水區(qū)東廬初級中學(xué)，江蘇 南京 211200)

1 研究背景

蘇科版物理八年級下冊第十章第三節(jié)“氣體壓強(qiáng)”中“體驗(yàn)大氣壓強(qiáng)的存在”是教學(xué)的重點(diǎn),課標(biāo)要求：知道大氣壓強(qiáng)及其與人類生活的關(guān)系。教材在“觀察與思考”欄目中設(shè)計(jì)了如下的實(shí)驗(yàn)步驟與問題(圖1)。

圖1

(1) 在易拉罐中注入少量的水；

(2) 用酒精燈對易拉罐進(jìn)行加熱,待罐口出現(xiàn)白霧時(shí),將罐口堵??；

(3) 撤去酒精燈,讓易拉罐冷卻。

問題：你觀察到什么現(xiàn)象?這一現(xiàn)象說明了什么?

本實(shí)驗(yàn)為演示實(shí)驗(yàn)，離學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)較遠(yuǎn)，學(xué)生會感覺有些害怕，并未真正地“體驗(yàn)”到大氣壓的存在，導(dǎo)致學(xué)生半懂半疑，對“是‘大氣壓’把易拉罐壓扁了”留有疑問。筆者利用手邊的玻璃杯，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了多個(gè)有趣的小實(shí)驗(yàn)。

2 實(shí)驗(yàn)過程與探討

(1) 如圖2所示，用嘴吸住玻璃杯,松開手后，玻璃杯不下落。

圖2

(2) 如圖3所示，在玻璃杯中灌滿水，用紙片蓋住，然后倒過來，水不會流出，紙片也不會下落。

圖3

(3) 如圖4所示，將少許熱水倒入玻璃杯中搖晃幾下,倒掉熱水，倒扣在平面鏡上，拎起杯子，平面鏡被吸起。

圖4

(4) 如圖5所示，將少許熱水倒入玻璃杯中搖晃幾下,倒去熱水，倒扣在另一只空玻璃杯口上(為使效果更佳，可在杯口抹上一些水)，拎起杯子，另一只玻璃杯也被提起。

圖5

(5) 如圖6所示，將少許熱水倒入玻璃杯中搖晃幾下,倒去熱水，用手掌壓在杯口，靜置一段時(shí)間(可放入裝有冷水的水槽中迅速冷卻),抬起手掌，可觀察到玻璃杯不下落。

圖6

(6) 如圖7所示，在玻璃杯中裝入部分水，把空紙杯壓入杯內(nèi)，迅速倒置，紙杯和水都不會掉落；接著，用吸管尖端將紙杯底部戳破，紙杯和水都會掉下來。

圖7

(7) 如圖8所示，在玻璃杯口蓋上一塊塑料薄膜，用吸管從杯中吸氣，可以看到塑料薄膜向內(nèi)凹。

圖8

通過實(shí)驗(yàn)演示，根據(jù)觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，教師提出問題串，引導(dǎo)學(xué)生思考，以圖2中實(shí)驗(yàn)為例，問題如下：你看到了什么現(xiàn)象？是什么力托住了玻璃杯？實(shí)驗(yàn)說明了什么？

在實(shí)驗(yàn)中，運(yùn)用了簡單易操作的方法：用嘴(或吸管)吸出杯內(nèi)氣體、倒入(熱)水排出空氣等，使杯內(nèi)的氣壓小于杯外的大氣壓，在大氣壓的作用下產(chǎn)生一些意想不到的結(jié)果：“吸”住了玻璃杯和平面鏡、“吸”進(jìn)了塑料薄膜、托住了紙片和紙杯等，這一切都證明了大氣壓強(qiáng)的存在。

實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵因素為杯內(nèi)外有較大的氣壓差。從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來看，看似違背常理(嘴巴、掌心等都能提起空杯、一張紙片也能托住滿滿一杯水等)，實(shí)則隱含著一個(gè)物理原理，既證明了大氣壓強(qiáng)的存在，又激發(fā)了學(xué)生的探索熱情。

從實(shí)驗(yàn)選材來看，學(xué)生可以利用生活物品完成實(shí)驗(yàn)探究。從能力培養(yǎng)角度來看，依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，操作簡單方便，只要能使杯內(nèi)外產(chǎn)生一定的氣壓差就能完成此實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)了學(xué)生的思維、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和動(dòng)手等能力。如圖7所示的實(shí)驗(yàn)有創(chuàng)新性，運(yùn)用了逆向思維方法，從現(xiàn)象和結(jié)論的對立面有力地證明了大氣壓的存在，根據(jù)“用吸管尖端把紙杯底部戳破，紙杯和水都會掉落”現(xiàn)象來證明，原先實(shí)驗(yàn)中如果不是大氣壓的作用，則紙杯和水都會掉下來。還有，圖8所示實(shí)驗(yàn)利用了轉(zhuǎn)換思維方法，讓學(xué)生通過“塑料薄膜向內(nèi)凹”的現(xiàn)象仿佛“看到了”大氣壓，且吸力越大，內(nèi)凹越明顯。讓學(xué)生通過對現(xiàn)象的觀察與分析，概括出現(xiàn)象背后的科學(xué)本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生同中求異、異中求同的思維能力，能夠從多個(gè)現(xiàn)象中進(jìn)行歸納與總結(jié)。在教學(xué)中，教師可依據(jù)生活情景、實(shí)驗(yàn)活動(dòng)提出具有一定思維含量的問題，以培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析、歸納能力等。

圖9

3 結(jié)語

物理學(xué)家勞厄說過：“重要的不是獲得知識，而是發(fā)展思維能力，教育無非是一切已學(xué)過的東西都忘掉后所剩下的東西?！痹诮虒W(xué)中以玻璃杯為抓手，師生共同設(shè)計(jì)了關(guān)于“大氣壓存在”的7個(gè)小實(shí)驗(yàn)。當(dāng)然還可以利用其他器材進(jìn)行探究，比如利用礦泉水瓶、塑料吸盤、針筒等，貼近學(xué)生的生活實(shí)際，拉近了物理與生活之間的距離。這樣，既達(dá)成了教學(xué)目標(biāo)，也讓學(xué)生的核心素養(yǎng)與關(guān)鍵能力在開放的時(shí)空中得到發(fā)展。