《大气压强》是初中物理八年级下册的内容,是中考常考重要知识点,涉及到选择、实验、计算等多种题型。由于气体看不见、摸不着,气体压强不像固体压强和液体压强对于学生来说容易接受和理解,在教学中存在诸多难点。本文主要是探讨借助于矩道VR/3D虚拟仿真实验室,通过实验探究的方式进行大气压强的测量。
课程内容:实验一:利用压强的定义式P=F/S来粗略测量大气压的值。
实验器材:
弹簧测力计,2mL注射器,橡皮帽,刻度尺,细线等。
实验原理:
1、压强定义:物理学中,把物体所受的压力与受力面积之比叫做压强,用公式表示为:
2、 二力平衡:当注射器中的活塞刚开始滑动时,活塞所受的大气压力近似等于弹簧测力计的拉力大小。
实验过程:
1、 把注射器活塞推至底端,排尽注射器内空气,用橡皮帽封住注射器的端口。并用细绳拴住活塞的颈部,将其挂在弹簧测力计的挂钩上,弹簧测力计另一端固定在墙面上。
2、 水平向左慢慢拉动注射器针筒,当活塞开始相对于针筒滑动时,停止操作。记录此时弹簧测力计示数F,并用刻度尺测出注射器刻度部分的长度L,用注射器容积V除以长度L,可得到活塞横截面积S=V/L。由P=F/S计算此时大气压强的值。
实验二:利用P=ρgh的原理来测量大气压的值(托里拆利实验)。
实验器材:
一端封闭、长约1米、装满水银的玻璃管,水银槽等。
实验原理:
意大利科学家托里拆利,巧妙地利用大气压能托起物体,通过测量大气压能够托起水银柱的高度,间接地测量出了大气压的值。
管内水银柱上方为真空,管内高出液面的这部分高度,正是由于大气压强的支撑,大气压强的大小决定着它所能支撑的液柱高度,从而利用液柱所产生的压强就可计算出大气压强。
实验过程:
1、在长约1米、一端封闭的玻璃管内装满水银,用手指将管口堵住,然后倒插在水银槽中。松开手指,管内水银下降到一定高度后不再下降。用直尺测量出管内水银柱到液面的高度,约为760mm。(由于水银有剧毒,要带上胶皮手套,避免与水银直接接触)
2、左右倾斜水银管,观察水银柱高度的变化。发现水银柱的垂直高度差不变;当倾斜到一定程度,管内充满水银,说明管内确实没有空气,而外界大气压不变,始终与760mm水银柱产生的压强相等。