应用对比实验有效突破大气压强概念建立的难点

庄海云

（江苏省江阴市敔山湾实验学校，江苏江阴 214400）

引 言

对比实验是在观察和实验操作的基础之上，以实验现象为依据，通过人为控制实验条件，对实验过程中所产生的类似现象进行比对分析的一种实验教学过程[1]。

“大气压强”作为压强一章中重要的组成部分之一，也是初中物理教学中一个极为抽象的难点。笔者在教学中发现，学生对于大气压强的概念并未真正理解，仅仅是停留在识记的层面上。为了帮助学生建立起大气压强的概念，笔者在教学实践中应用对比实验有效突破了这一教学难点。

一、【对比实验1】激趣导入

实验器材：平口玻璃杯、硬纸片、水。

实验操作：用硬纸片盖住平口玻璃杯杯口，用手压住，将平口玻璃杯倒置过来。

师：如果放手，将会看到什么现象？

生：硬纸片会掉下来。

教师慢慢放手，硬纸片果然掉了下来。

对比操作：玻璃杯里装满水，仍然用硬纸片盖住玻璃杯杯口，用手压住硬纸片，并倒置过来。

师：如果放手，可能会出现什么现象？

生：硬纸片会像刚才一样掉下来，水会溅得满地都是。

教师慢慢放手，硬纸片和水并没有掉下来。

生：哇……好神奇！(学生一片惊叹)

接下来，让学生相互讨论与交流，学生自然而然就会提出问题：“为什么一开始没有装水时硬纸片会掉下来，装满水后硬纸片和水反而都不掉下来呢？”教师提出猜想与假设，让学生带着问题进行新知识的学习，这起到了非常好的效果。

利用“神奇”的“覆杯实验”创设了问题情境，让学生在轻松愉快的氛围中进行新知识的学习，这样既集中了学生的学习注意力，又激发了学生学习的热情和探究欲望，同时引出了本节的探究课题。教师让学生在思考两次实验的不同之处后，通过对比实验现象启发学生得到第二次是因为大气压强作用的结论。但对于初次接触“大气压强”概念的八年级学生来说，想要通过一个“覆杯实验”就建立起“大气压强”的概念，显然是不太现实的，所以紧接着引入下一组对比实验。

二、【对比实验2】演示释疑

实验器材：空塑料瓶、气球、抽气机、玻璃钟罩。

实验操作：将空塑料瓶拧去瓶盖，接上抽气机。

师：用抽气机抽出瓶子中的空气，瓶子会发生怎样的变化？

生：瓶子会变扁。

教师演示，瓶子果真被压扁。

师：瓶子为什么会变扁？

生：大气压把瓶子压扁的。

师：真的是外面的大气压压扁的吗？

为了使实验现象更加明显，本对比实验将塑料瓶换成了气球（见图1）。

图1 对比实验

操作：把吹了气的气球放在玻璃钟罩内，玻璃钟罩接抽气机。

师：如果逐渐抽出玻璃钟罩内的空气，气球会发生怎样的变化呢？

生1：气球会鼓起来。

生2：气球仍然会被压扁。

教师演示，通过观察会发现，抽掉玻璃钟罩内（气球外面）的空气时，气球会鼓得更大。

这个对比实验的现象：抽掉瓶内的空气，瓶外的空气会把瓶子压扁；抽掉气球外面的空气，气球内的空气会把气球撑鼓。这足以说明气体对浸在它里面的物体有压强。这番实验的演示，打消了学生的疑虑，学生确信无疑：大气的确存在压强。为了让学生对刚刚建立起来的“大气压强”概念加以理解与巩固，笔者特引入下一组对比实验。

三、【对比实验3】分组体验

实验器材：2 个锥形瓶（装满自制的“饮料”）、吸管、带有橡皮塞的长约15cm 的玻璃吸管。

实验操作：用吸管吸“饮料”。

学生很轻松地吸到了“饮料”。

对比操作：用橡皮塞塞住锥形瓶瓶口，改用“玻璃吸管”吸“饮料”（见图2）。

图2

无论学生怎么用力吸，都吸不到一滴“饮料”。

师：没塞橡皮塞时吸起来轻松自如，塞了橡皮塞却一滴也吸不到，为什么会产生如此大的差异？

师：通过这个对比实验，你们认为饮料是被“吸”上来的吗？

生：“饮料”是被“大气压”压上来的。

利用分组实验，让学生亲身体验大气压强的存在，能增强学生对大气压强的直接感受，提升他们对大气压强的认知水平。在学生实验过程中，教师通过循序渐进地引导，引发学生对大气压强的深入思考。这样的实验设计，充分地培养了学生动手、动脑的能力，让学生在合作学习过程中，发现并解决问题。到此为止，学生的“大气压强”的概念基本建立起来。为了加深学生对“大气压强”概念的理解并为后续大气压强的测量埋下伏笔，笔者特引入下一组对比实验。

四、【对比实验4】创新巩固

实验器材：2 根长约80cm、宽约2cm、厚约0.5cm 的木棒，铁锤，手套。

实验操作：将长木棒放在讲台边，露出讲台约30cm，2位同学带好手套双手压在讲台上的木棒上，教师拿铁锤迅速使劲砸向露出讲台的木棒。

师：木棒断了，请2 位同学谈谈是什么感受？

生：被压在手下的木棒在敲断的瞬间感觉向上的力很大。

生：我感觉我的手都被震疼了。

对比操作：换用另一根木棒放在同样的位置，用铺开的报纸盖住讲台上的木棒，尽量压好铺平，使报纸与讲台尽量贴合（见图3）。教师拿铁锤迅速使劲砸向露出讲台的木棒。

生：哇……（木棒断的瞬间，学生又一片惊叹）

师：木棒断了，而报纸几乎没动，是什么力压住了报纸？

生：是大气压压住了报纸。

长木棒先后2 次被砸断，学生清楚地认识到：大气压不仅是存在的，而且大气压的“力量”不可小觑，这既巩固了本节课所学内容，又为后续内容的学习打下了坚实的基础，可谓“一箭双雕”。

图3

结 语

总之，中学阶段是培养创新人才、锻炼创新思维的关键时期。对比实验作为一种重要的实验类型，在物理教学中有着举足轻重的作用，合理而恰当地运用对比实验，可以帮助学生全面而准确地理解和掌握抽象的物理概念[2]。利用对比实验开展教学活动，有利于激发学生的学习热情，有利于培养学生的探究能力和思维能力，还可以提高学生的科学素养和终身学习能力。