大氣的壓強(qiáng)教學(xué)案例

1、猜想 探究 實(shí)踐 創(chuàng)新“大氣的壓強(qiáng)”教學(xué)案例廈門第六中學(xué) 陳宗榮為迎接2003年全國(guó)中學(xué)課堂教學(xué)改革創(chuàng)新大賽，廈門市教育局、廈門教育學(xué)院組織了全市選拔賽，物理科初中組的課題是初二年的“大氣的壓強(qiáng)”，我被學(xué)校推薦參加了本次大賽。本次大賽的主題是“信息技術(shù)與學(xué)科的整合”，我校又是全國(guó)中小學(xué)現(xiàn)代教育技術(shù)試驗(yàn)學(xué)校，因此我在教學(xué)設(shè)計(jì)上重點(diǎn)考慮如何充分利用信息技術(shù)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與虛擬實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，在課件制作上精心準(zhǔn)備，用Dreamweaver設(shè)計(jì)了“大氣的壓強(qiáng)”網(wǎng)頁(yè)經(jīng)過(guò)教材分析和上網(wǎng)查找資料，我首先確定了引入本課的實(shí)驗(yàn)：兩個(gè)演示實(shí)驗(yàn)空瓶吞蛋、噴泉奇觀，兩個(gè)分組實(shí)驗(yàn)巧斷筷子、倒置水杯。實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新是我備

2、課中的一個(gè)重頭戲，書本中廣口瓶吞蛋采用棉花燃燒的辦法，速度快，過(guò)程短，不利于學(xué)生觀察。我用鵪鶉蛋代替雞蛋，用燒瓶代替廣口瓶，采用熱水加溫的方法，使本來(lái)不能掉入瓶?jī)?nèi)的鵪鶉蛋順著瓶頸緩緩滑下。在噴泉奇觀實(shí)驗(yàn)中用真空泵抽氣使水沿著玻璃管迅速噴出。分組實(shí)驗(yàn)巧斷筷子時(shí)要求學(xué)生砍斷一雙筷子而不是一根，這樣可以體現(xiàn)大氣壓較大，其實(shí)一雙筷子的受力面積是一根筷子的兩倍，大氣壓力也成倍增大，并不增加實(shí)驗(yàn)的難度，但可以增加實(shí)驗(yàn)成功與否的懸念。在實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新中最令我得意的是倒置水杯這一實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，當(dāng)時(shí)我想到大氣壓的值這么大，支持杯中的水是小菜一碟，若能在硬紙板下面再掛一些重物，既能大大增加實(shí)驗(yàn)的趣味性，也能進(jìn)一步說(shuō)明大氣

3、壓是很大的。當(dāng)我高興地把這個(gè)想法跟同事交流時(shí)，同事認(rèn)為理論上沒(méi)有任何問(wèn)題，實(shí)際操作時(shí)恐怕不易成功。在這么重要的比賽現(xiàn)場(chǎng)最好不要打沒(méi)有把握的仗。我到實(shí)驗(yàn)室試了一下，成功率只有30%。難道真的就這樣放棄難得出現(xiàn)的靈感，我有點(diǎn)不甘心。分析了實(shí)驗(yàn)失敗的可能原因后，我到市場(chǎng)另外買了一些杯子、皮碗和塑料墊板，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，我當(dāng)即決定采用這個(gè)實(shí)驗(yàn)。確定了這四個(gè)實(shí)驗(yàn)后，我又用Flash軟件制作了相關(guān)動(dòng)畫，F(xiàn)lash軟件采用了一系列適應(yīng)Internet的先進(jìn)技術(shù)，操作簡(jiǎn)便、界面友好、交互性強(qiáng)，F(xiàn)lash動(dòng)畫由簡(jiǎn)潔的矢量圖形組成，文件小，下載速度快，可以流暢地在網(wǎng)上播放。正當(dāng)我得意于自己的網(wǎng)頁(yè)作品和實(shí)驗(yàn)創(chuàng)意時(shí)，一些問(wèn)

4、題讓我困擾：既有成功的實(shí)物實(shí)驗(yàn)，網(wǎng)頁(yè)課件會(huì)不會(huì)顯的多余？如何真正實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與學(xué)科的整合？四個(gè)獨(dú)立的Flash動(dòng)畫怎么串起來(lái)？我有點(diǎn)郁悶地在辦公室調(diào)試我的Flash作品，周圍的老師圍過(guò)來(lái)欣賞，他們一邊贊嘆動(dòng)畫的精致，一邊提出疑問(wèn)：這些實(shí)驗(yàn)真能實(shí)現(xiàn)？這個(gè)疑問(wèn)讓我心里一亮，我何不利用學(xué)生對(duì)學(xué)科、生活知識(shí)的負(fù)遷移，設(shè)計(jì)似是而非的虛擬實(shí)驗(yàn)，虛擬實(shí)驗(yàn)可以突破現(xiàn)實(shí)的方框，讓學(xué)生裝上幻想的翅膀，放飛自己的思想，在似真似假的理想實(shí)驗(yàn)中思考、判斷，這不就是中央電視臺(tái)綜藝大觀的“是真是假”欄目嗎？學(xué)生在游戲般的情景中愉快地學(xué)習(xí)，效果可想而知。于是我在“大氣的壓強(qiáng)”這一段的教學(xué)中按以下的教學(xué)程序展開(kāi)：1 真假判斷。

5、打開(kāi)網(wǎng)頁(yè)，讓學(xué)生明確本節(jié)課的學(xué)習(xí)目的。演示四個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)學(xué)生猜猜真假。上述四個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)出奇制勝，學(xué)生囿于生活經(jīng)驗(yàn)，真假難辨，伴隨老師繪聲繪色的描述，一下子激起學(xué)生探究問(wèn)題的熱情，學(xué)生通過(guò)舉手表決的形式表達(dá)他們對(duì)真假的判斷。結(jié)果如我所料，每個(gè)實(shí)驗(yàn)都有相當(dāng)?shù)拿曰笮?。不少同學(xué)都覺(jué)得這不過(guò)是電腦特技，更多的同學(xué)躍躍欲試，因?yàn)樗麄兛吹搅俗郎系膬x器。2 實(shí)驗(yàn)探索。隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)程，他們?cè)絹?lái)越相信每個(gè)現(xiàn)象都是真的了?？吹脚赃呌腥丝硵嗔丝曜?，砍不斷的同學(xué)不斷地檢討修正自己的方法，精彩的一幕出現(xiàn)在倒置水杯的實(shí)驗(yàn)中，他們驚奇地發(fā)現(xiàn)，塑料墊板不僅可以支持杯中的水，還可以承受不少鉤碼，在市賽、省賽和全省物理課改觀摩課

6、上，都有學(xué)生不約而同地向周圍的同學(xué)借鉤碼，他們掛了幾十個(gè)還想掛，他們太想知道塑料墊板到底能承受多少鉤碼！3 理論分析。這么神奇的現(xiàn)象，哪一個(gè)學(xué)生不想知道這是為什么，當(dāng)然他們大概也猜得到是大氣壓的作用，只不過(guò)老師的講解可以令他們更清晰，更系統(tǒng)化。為了證明塑料墊板確實(shí)是受大氣壓的作用，而不是被水“粘住”，我用一個(gè)底部挖個(gè)小孔的杯子替代，用手按住小孔，重新演示。故弄玄虛地說(shuō)，這個(gè)杯子有靈性，它會(huì)聽(tīng)我們班某位同學(xué)的話，只要這位同學(xué)喊一聲“掉下來(lái)”，它就會(huì)應(yīng)聲而掉。演示結(jié)果果然如此，請(qǐng)另一位學(xué)生分析原因，他當(dāng)然不肯相信什么靈性，他認(rèn)為是聲波的作用。我就請(qǐng)他用更高的分貝大喊一聲，鉤碼并不下掉。然后把杯子交

7、給他仔細(xì)觀察，真相大白。4 小結(jié)。這四個(gè)現(xiàn)象都跟大氣壓有關(guān)。就這么一帶而過(guò)，未免太可惜了。巧斷筷子空瓶吞蛋倒置水杯噴泉奇觀虛擬現(xiàn)象真假問(wèn)題薄紙輕蓋，能擋雷霆一擊？不費(fèi)吹灰力，雞蛋自動(dòng)入瓶？硬紙板上可支撐水柱，下可承載鉤碼？玻璃管有多高，水柱便有多高？直觀判斷真/假/不確定真/假/不確定真/假/不確定真/假/不確定實(shí)驗(yàn)探究真/假/不確定真/假/不確定真/假/不確定真/假/不確定理論分析小結(jié)在省課改觀摩課上，由于實(shí)驗(yàn)時(shí)吸引了眾多聽(tīng)課老師的圍觀，許多人不斷拍照、攝像，還有人問(wèn)我水杯實(shí)驗(yàn)器材的選用要注意什么，（對(duì)了，杯口一定要平，塑料墊板軟硬合適。）我不忍心打斷，但時(shí)間卻很緊張，理論分析和小結(jié)部分不夠

8、充分。課后，省中學(xué)物理教學(xué)研究會(huì)負(fù)責(zé)人在肯定了本課充分體現(xiàn)當(dāng)前課改精神的同時(shí)，也不無(wú)惋惜地指出，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)別出心裁，教法新穎，可惜四個(gè)實(shí)驗(yàn)的功能未能充分發(fā)揮。完成這些實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生太想知道塑料墊板到底能承受多少鉤碼，想知道噴泉的高度這便是引入“大氣壓的值”的教學(xué)的最好素材、最佳時(shí)機(jī)。于是，在省賽現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)小結(jié)時(shí)，我把時(shí)間交給學(xué)生，讓他們談失敗的教訓(xùn)，成功的經(jīng)驗(yàn)，使他們領(lǐng)悟到成功的關(guān)鍵是排出某一側(cè)的空氣，利用另一側(cè)的大氣壓，完成從實(shí)踐到理論的升華。又故作嚴(yán)肅地問(wèn)一組掛了許多鉤碼的同學(xué)，為什么要掛那么多？得到答案后我表?yè)P(yáng)了這些同學(xué)的探究精神，順理成章地引入大氣壓值的測(cè)定。提問(wèn)：在前面的實(shí)驗(yàn)中，我們一定

9、很想知道覆杯實(shí)驗(yàn)中的硬紙片能承受多少拉力，靠抽氣的辦法形成的噴泉能有多高，顯然，這一切都跟大氣壓的值有關(guān)，那么，大氣壓到底有多大呢？接著我展示了各種器材（如圖1），請(qǐng)學(xué)生自主選擇設(shè)計(jì)，也可另行選擇其它器材，設(shè)計(jì)的方案應(yīng)包括原理、器材、實(shí)驗(yàn)步驟和計(jì)算式。比比看誰(shuí)設(shè)計(jì)得又快又好。也可以對(duì)別人的方案加以修改、完善。在我展示的器材中有電腦和intenet explorer 瀏覽器標(biāo)志，是想啟發(fā)學(xué)生想到上網(wǎng)查找資料這一思路，以噴泉為背景，既是與前面噴泉能噴多高這一問(wèn)題想呼應(yīng)，又希望能使學(xué)生聯(lián)想到用長(zhǎng)水管測(cè)大氣壓。而畫面的無(wú)序是為了給學(xué)生提供一定的想象空間。圖1 測(cè)量大氣壓方案 圖2學(xué)生展示各自的實(shí)驗(yàn)方案

10、（如圖2）。在我的誘導(dǎo)下，學(xué)生設(shè)計(jì)的測(cè)量大氣壓值的方案有：用針筒和鉤碼測(cè)量針筒倒立固定在鐵架臺(tái)上，針頭端用橡皮套封住 ，在活塞下掛鉤碼到適量時(shí)用彈簧秤向下拉，使活塞勻速向下運(yùn)動(dòng)。把鉤碼的重加上彈簧秤的拉力即F，再用刻度尺和三角板測(cè)出活塞的半徑，根據(jù)S=r2算出受力面積，再用壓強(qiáng)公式算出大氣壓。網(wǎng)上操作上網(wǎng)查尋大氣層的重G、地球的表面積S，利用公式P=F/S=G/S可算出大氣壓強(qiáng)。用皮碗測(cè)量把小皮碗“壓”在玻璃上，用彈簧秤拉皮碗，直到剛好把皮碗拉動(dòng)，記下這時(shí)的拉力，再測(cè)出皮碗的受力面積即可算出大氣壓。用水管測(cè)量樓上的同學(xué)觀察到管內(nèi)水面下降，直到水不再下降時(shí)，在水面處做下記號(hào)，收回水管后用米尺量出

11、原來(lái)管內(nèi)水管的長(zhǎng)，用公式P=gh即可算出大氣壓強(qiáng)。覆杯實(shí)驗(yàn)，下掛鉤碼，一直添加到紙片剛好脫落，算出鉤碼總質(zhì)量m和杯口面積S，由P=F/S=mg/S求出接著我點(diǎn)評(píng)各種方案的優(yōu)劣，播放相關(guān)課件（如圖2），指出長(zhǎng)水管實(shí)驗(yàn)最接近科學(xué)家的思路，引導(dǎo)學(xué)生思考如何使實(shí)驗(yàn)的可操作性更強(qiáng)，更方便，引入托里拆利實(shí)驗(yàn)。新課程基本理念中提出“改革以書本為主、實(shí)驗(yàn)為輔的教學(xué)模式、提倡多樣化的教學(xué)方式，鼓勵(lì)將信息技術(shù)滲透于物理教學(xué)之中”?！爸挥性诮處熃M織下學(xué)生實(shí)現(xiàn)了有效的學(xué)習(xí)，才是教學(xué)”。這是現(xiàn)代教育的本質(zhì)。它已從傳承知識(shí)或共同活動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榻處熃M織下的學(xué)生的有效學(xué)習(xí)活動(dòng)。本節(jié)課我首先把學(xué)生認(rèn)知過(guò)程的內(nèi)在矛盾變成了教學(xué)發(fā)展的動(dòng)力，重視教學(xué)過(guò)程中學(xué)生的主體地位，通