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探索空气压力的应用

时间:2023-07-05 理论教育 版权反馈
【摘要】:最后,探讨大气压力在生活中的实际应用。活动准备塑料吸盘、马德堡半球(教具)、气球、塑料杯活动框架活动过程Step1:空气压力在哪里?生活在地球上就会有大气压力存在。其实,神奇桶子能够吸住塑料袋的秘密是因为大气压力的缘故。气球吹得很小时,表面比较弯曲,水晶杯内有空气,空气压力和杯子外的大气压力是相同的。

探索空气压力的应用

物质、运动与能量;适用5~7岁儿童

活动任务

老师通过实验让小朋友感受到大气压力的真实存在。小朋友通过实验感受大气压强有多大。最后,探讨大气压力生活中的实际应用。

活动目标

1.能够用实验印证大气压力的存在、大小、方向。

2.了解大气压力对我们的影响以及在日常生活中的运用。

核心概念

1.大气很厚很重,又会流动,处在大气中的物体,四面八方都受到压力,这就是大气压。

2.塑料吸盘是利用大气压力而紧贴墙壁。

活动准备

塑料吸盘、马德堡半球(教具)、气球塑料杯

活动框架

活动过程

Step1:空气压力在哪里?(5分钟)

师:老师今天带了我的小助手阿布来一起上课,嗳!它每次都喜欢在高高的位置,你们帮我看看哪个位置可以给它?

幼:桌上!

师:桌上不够高!我想到了就在这——白板上!那它要怎么上去呢?

幼:用胶带、绳子…

师:你们看!有吸盘呀!它都随身携带吸盘的呦!

幼:哇!吸盘把白板吸住了,所以阿布能够挂在白板上。

师:事实上,吸盘不是靠“吸力”才吸住墙壁的,是因为手拿吸盘紧贴住平滑的墙壁,并轻轻挤压吸盘,将吸盘与墙壁间的空气挤出,放手后,吸盘的弹性想要使吸盘恢复原状,结果吸盘与墙壁之间就形成密闭空间,因此密闭空间内的气体压力小于外界大气压力,吸盘受到压向墙壁的作用力,使吸盘紧贴墙壁,而不会掉落。所以,塑料吸盘是利用大气压力而紧贴墙壁,并不是“吸”力使吸盘紧贴墙壁喔!

幼:哦!原来是这样子的。那大气压力是什么?

师:简单地说,大气压力就是空气的重力和空气分子运动产生的压力。生活在地球上就会有大气压力存在。在我们日常生活当中,大气压力是无时无刻存在,而且我们也常常运用到它呢!

幼:那如果没有空气是不是就没有大气压力了?

师:聪明!一点就通!

Step2:和空气拔河(10分钟)

师:老师现在要来变一个魔术给大家看喔!我把塑料袋套在这个神奇垃圾桶里,然后神奇垃圾桶就会吸住塑料袋不放呦!

【实验】

步骤1:拿出桶子证明给孩子看里面没有东西。

步骤2:将塑料袋套入桶子内,同时把里面的空气挤出、排空,最后在桶子的出口套一圈橡皮筋

步骤3:用手抓住塑料袋的底部,轻轻拉拉看塑料袋,是否拉得出来?

步骤4:请孩子观察或者邀请小助手上来拉拉看。

师:接着老师要变另外一个魔术。

【实验】 马德堡半球实验

步骤1:将马德堡半球展示给孩子看。

步骤2:再将两半球合起来,并且抽出两半球内的空气(不必真的抽气)。

步骤3:讲马德堡半球实验的故事给孩子听。

【讨论】 空气与大气压力的关系。

师:塑料袋在神奇桶子里拉不出来的原因是什么呢?

幼:因为桶子真的很神奇,可以吸住塑料袋。

师:你们真是可爱!其实,神奇桶子能够吸住塑料袋的秘密是因为大气压力的缘故。将塑料袋套入垃圾桶里,同时把桶内的空气挤出、排空,桶内会接近真空状态,我们要从里面拉出塑料袋的时候,外面的大气压力会往塑料袋的内部挤压,因此怎么拉都拉不出来。

幼:就是之前说过的,有空气就会有大气压力,真空状态是没有空气,也就没有大气压力!那吃饭的两个碗一下分开、一下分不开,同样也是一次有空气、一次没有空气吗?

师:太厉害了!果然非常专心上课,老师真是太爱你们了!事实上,那两个吃饭的碗,它们的名字叫做马德堡半球。(www.xing528.com)

小朋友很积极,奖励大家一个科学小故事:三百多年前,德国一个叫马德堡的城市里,有个叫葛利克的物理学家,它为皇上表演了一个有趣的科学实验——马德堡半球实验,我们一起来看《马德堡半球》视频。

视频快结束时暂停,请小朋友来说明为什么两个半球分不开,然后再看视频的解说。老师可参考“参考资料”给小朋友讲解。

师:接下来我们来模拟一下当时实验的情况。

Step3:吸盘拔河(15分钟)

【实验】

步骤1:每组发塑料大吸盘2组。

步骤2:请孩子两人各拿1个塑料吸盘,吸在一起再分开。

步骤3:试试看空气不挤掉来拔一拔。

步骤4:试试看将空气挤掉来拔一拔。

注意:第二次实验要将空气挤出时,老师可以准备一杯水让孩子沾湿吸盘,效果相当不错喔!

【讨论】 大气压力有多大?

师:在我们生活的周围都有空气,每一平方厘米上面的空气就有约1 034克重,所以我们每个人每天都被很大、很重的大气压力压着喔!从头、肩膀、身体、脚……,以成年大象的重量来算,一只5 000千克到6 000千克,而一位小朋友身上大约是被2只大象的重量压着!

幼:天呐!好重呀!为什么我们没有感觉?

师:因为我们的身体结构已经适应了这样的压力。如果没有压力,反而就要危及我们的生命喔!

Step4:气球吸星大法(10分钟)

师:老师手里有什么?

幼:小黏土杯和气球。

师:猜猜,气球吹大,老师松手后杯子会怎么样?

幼:掉下来。

师:但是气球吹大后,杯子吸在气球上没有掉落。因为气球很小时,气球跟杯子是分离的,里面空气的压力跟外面一样大;当气球吹大后并紧紧贴在杯子内壁时,里面的空气被赶走了,气球里的空气压力大于杯子内的空气压力,所以杯子不会掉下来。

【实验】

步骤1:每组发气球1个,塑料杯3个。

步骤2:每组选一人吹气球,其他组员将水晶杯一个接一个地吸在气球上。

步骤3:进行比赛的方式:全部吸上去的速度、水晶杯的数目、最有造型创意……

步骤4:过程中请孩子观察气球与水晶杯的变化,并记录下来。

【讨论】 气球可以吸起杯子的原因。

师:哇!原来你们都有功夫,这是东方不败的绝招——吸星大法咧!

幼:对呀!可是气球吸住水晶杯是不是跟大气压力也有关系?

师:是的!气球吹得很小时,表面比较弯曲,水晶杯内有空气,空气压力和杯子外的大气压力是相同的。当气球吹大时,气球皮就被拉平了,杯子内的空气被吹大的气球赶走,当气球壁紧贴在杯子上时,里面已经没有空气,它就像吸盘一样。水晶杯当然甩都甩不掉,它被压住了嘛!

幼:原来如此呀!

Step5:分享和体会(5分钟)

师:大气压力是什么呀?

幼:在大气中,任何东西四面八方都会受到压力,这就是大气压力。大气压力与空气重力有关,没有空气就没有大气压力。

师:日常生活中大气压力的应用说说看有哪些?

幼:喂水器、拔罐器、果汁开两个洞、原子笔开口、吸尘器……

师:还有许多大气压力对我们的影响,如我们搭车上山或下山、坐火车进山洞、搭电梯上升或下降时,往往会觉得耳朵不舒服,这也是由于耳膜内外压力不相等的因素。因为大气压力在地表附近,每上升1公里约减少8厘米汞柱,所以若急速上升或下降一段较大的垂直高度时,人体内外的压力会来不及平衡而感到不舒服。这时候大家只要吞咽一下,或说说话,便可促使耳内的气压更快地和大气压力达到平衡,耳内的不适很快便消失。

爬过山的小朋友有没有发现,上高山时本来扁扁的饼干包装袋,会慢慢地鼓起膨胀,这是因为高山上大气压力减少的缘故,造成包装内的压力比外面大。

活动建议

在和空气拔河实验中,小朋友拉塑料袋时要轻拉,以免将塑料袋拉破,导致漏气。尽量挑选一些配合度好的小朋友上来当小助手。

参考资料

三百多年前,德国的一个小城市——马德堡,当时的市长正是鼎鼎有名的物理学家葛利克。在一次盛会中,他拿着两个他设计的半球来叩见皇上,请求为陛下表演一个科学游戏。皇上正在兴头上便欣然允许。只见他双手将这两个半球啪地往一起一合,助手递上一个小唧筒,三下两下,就将里面的空气抽光了。这球的半径不过20厘米,里面的空间顶多也只能装三个拳头。然后葛利克将两根又粗又结实的丝绳系在半球两边的环上,招手叫过两个大汉一边一个拔起河来。只见他们脸涨得由红变紫,双方或左或右,互有进退,而那球的两个半块却紧紧地相抱一起。皇帝、皇后看得发呆了,刚才明明是两个随便合起来的半球,怎么会吸得这么紧?这时葛利克又命令两边各加到两人,加到三人。铁球呢?倒像越拉越紧。草地上千人之众鸦雀无声。葛利克喝了一声:“住手!”然后干脆牵过两匹马来,一边套上一匹,两个驭手挥起鞭子,两匹马仰天长嘶一声,四蹄扣地向两边拉起来,可是那球还是依然如故。葛利克又将两边再各加一匹,一会又加一匹,这样一直各加到七匹健马,还是不见分晓。这时皇后早忘了她那在臣民面前应保持的尊容,双唇大开,右手紧紧抓住皇帝的手腕。葛利克又命令两边各加一马,驭手的鞭子甩得如爆竹炸响,马嘶啸啸,尘土飞扬,围观的人群也沸腾起来,各喊加油。只听“砰”的一声,铁球终于裂成两半,两边的八匹马各带着半块小球一下冲出几百米远。这时皇后才闭口松手,喘出一口气来,皇帝的手腕也早被捏出五个指头印来。他忙将葛利克召至台上问:“你变的是什么魔术?这两个小半球,怎么会有这么大的吸力?”葛利克回答:“其实这不是吸力,而是大气压力!”

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