林程鈞

(深圳市龍崗區(qū)平湖第二實驗學(xué)校 廣東 深圳 518100)

劉 洋

(深圳市龍崗區(qū)園山實驗學(xué)校 廣東 深圳 518116)

1 背景和問題

“ 大氣壓強 ”是人教版初中《物理》八年級下冊第九章“壓強”第3節(jié)的教學(xué)內(nèi)容[1].義務(wù)教育物理課程標準要求是：知道大氣壓強及其與人類生活的關(guān)系.因此，本堂課既要學(xué)生掌握證明大氣壓存在的方法和了解托里拆利實驗，更重要的是能聯(lián)系生活，知道大氣壓強在生活中的應(yīng)用.教材將本課分為“大氣壓強的存在”和“大氣壓的測量”兩部分，前半部分內(nèi)容通過大量證明大氣壓強存在的插圖，再輔以覆杯實驗和馬德堡半球?qū)嶒?，學(xué)生較易掌握.但在“大氣壓強的測量”這一節(jié)中卻存在以下問題：

問題1:大氣壓強的測量方法直接給出，不利于培養(yǎng)學(xué)生獨立思考的能力.

問題2:托里拆利實驗的引入缺乏必要銜接，存在認知難度.

問題3:“大氣壓、海拔、沸點”三者關(guān)系在傳統(tǒng)教學(xué)中缺乏必要的物理探究過程和分析過程.

2 問題處理

問題1:大氣壓強的測量方法直接給出，不利于培養(yǎng)學(xué)生獨立思考的能力.

【題1】馬德堡半球?qū)嶒炇且粋€形象展示大氣壓的實驗，一個直徑為0.36 m的對開銅球殼的兩個半球殼合在一起后抽真空，一共用了16匹馬才成功拉開.已知一匹馬的拉力介于1 250 N到2 000 N之間，請你算算大氣壓強是多大？用這個辦法測量大氣壓準確嗎？為什么？

解：因為半球靜止，故作用在一個半球上的力為8匹馬的拉力

F=1 250 N×8=10 000 N

S=πr2=3.14×(0.18 m)2≈0.102 m2

采用2 000 N時

利用馬德堡半球?qū)嶒灉y量大氣壓的最大問題在于每匹馬的拉力都難以估量，是介于1 250 N到2 000 N之間的一個數(shù)值，1 250 N和2 000 N的計算結(jié)果差距較大.學(xué)生會想到定量測量出馬的整體拉力，教師可以順勢引入教參中用彈簧測力計緩慢拉動真空后的吸盤，如圖1所示，通過彈簧測力計示數(shù)和吸盤面積計算出大氣壓.

表1 兩種測量方法存在的問題

問題2:托里拆利實驗缺乏必要銜接，存在認知難度.

托里拆利實驗被定位為教學(xué)難點，但不是重點；由于水銀具有一定的毒性，現(xiàn)場演示始終存在風(fēng)險，多采用視頻播放演示實驗.但僅僅簡單的播放視頻沒有辦法讓學(xué)生真正了解托里拆利實驗；因為托里拆利實驗是利用測量液體壓強的方式，巧妙轉(zhuǎn)換為測定大氣壓.此處存在思維的跳躍，學(xué)生不容易想到這一點，必須要有恰當?shù)你暯?例如演示大氣壓強可以托起水柱的過渡性小實驗,如圖2所示.

圖2 大氣壓強托起不同高度水柱

通過不斷讓更長的量筒倒扣在水池中，水柱不會下降，呈現(xiàn)一種遞進關(guān)系，以引導(dǎo)學(xué)生思考：“大氣壓到底能托起多高的水呢？”學(xué)生會認為有一個具體的數(shù)值，但不知道是多少.這時候可以播放“大氣壓能托起10 m高水柱”的視頻，進而引導(dǎo)學(xué)生思考：“10 m高水柱的壓強和什么液體相當呢？”這里就能很自然地引出托里拆利選用水銀的原因.這個過渡性小實驗的增加，符合學(xué)生的認知規(guī)律，貼近學(xué)生最近發(fā)展區(qū)，有效突破難點[2].

問題3:“大氣壓、海拔、沸點”三者關(guān)系在傳統(tǒng)教學(xué)中缺乏必要的物理探究過程和分析過程.

本節(jié)課中，教材后半段著重將大氣壓與生活聯(lián)系，重點講述了大氣壓、海拔、沸點三者的關(guān)系，這無不體現(xiàn)了“從生活走向物理，從物理走向社會”的思想.先分別處理“氣壓與海拔”“氣壓與沸點”兩者關(guān)系，再將兩者整理得出結(jié)論.

在處理“氣壓與海拔”的關(guān)系時，教材中的“想想做做”欄目，通過自制氣壓計，學(xué)生能直觀看到實驗現(xiàn)象.這本是非常好的設(shè)計，但在實際教學(xué)中，并不易組織學(xué)生在課堂上完成實驗裝置的制作及相關(guān)實驗探究；最佳的辦法是將該實驗布置為課前小實驗，在家自主完成，并通過微課的方式展示學(xué)生的實驗報告或小視頻.這個方法為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)創(chuàng)造條件，還能有效提高學(xué)生的動手能力，讓學(xué)生體會到科學(xué)與技術(shù)的聯(lián)系.

在處理“氣壓與沸點”的關(guān)系上，由于減少大氣壓強需要利用真空泵，真空泵在抽氣時聲音過大，用時較長，所以傳統(tǒng)教學(xué)中僅僅通過將結(jié)論告訴學(xué)生，學(xué)生缺乏必要的物理探究過程.課堂上可以用針筒抽氣來替代，如圖3所示.

圖3 針筒抽氣

通過針筒抽氣，學(xué)生觀察到停止沸騰的水再次沸騰，有效解決“氣壓與沸點”的關(guān)系.最后，課堂上公布我國相關(guān)地區(qū)的氣壓、海拔、沸點三者數(shù)據(jù)，如圖4所示，讓學(xué)生從表格中的數(shù)據(jù)分析歸納出海拔越高，氣壓越低，沸點越低的結(jié)論，進一步強化認知，提升其概括能力.

圖4 我國各地海拔、氣壓、沸點數(shù)據(jù)

3 結(jié)束語

由于地球周圍的大氣似乎是看不見摸不著的東西，不像其他物體有固定的形狀和體積，因此，大氣壓強的概念和測量方法對初中學(xué)生是一個難點，然而怎樣突破這一難點，使學(xué)生對大氣壓強有比較深刻的理解和掌握，是教師和學(xué)生必須面對的問題.筆者認為將上述3個問題解決，本堂課就可以做到“思路清、層次明、趣味足”，教學(xué)效果顯著.讓學(xué)生思考大氣壓的測量方法可以培養(yǎng)學(xué)生獨立思考的能力，并注意到物理與數(shù)學(xué)的聯(lián)系.增設(shè)的過渡性小物理實驗?zāi)苡行Ы档蛯W(xué)生認知難度，符合學(xué)生的認知規(guī)律.微課的設(shè)計為學(xué)生自主學(xué)習(xí)創(chuàng)造條件，針筒抽氣的實驗?zāi)茉鰪妼W(xué)生的探究意識，最后的表格有利于培養(yǎng)學(xué)生從表格中分析和歸納規(guī)律的能力.課堂中充分體現(xiàn)“從生活走向物理，從物理走向社會”的理念；教學(xué)過程中注重體現(xiàn)創(chuàng)新意識，培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度，凸顯了學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng).