时间：2022-05-14 14:59:38
山东 李宝华
大气压强是大气由于受到重力作用而产生的。对于大气压强的存在许多学生往往不易理解,通过小实验巧证大气压强的存在,学生就容易接受多了。这些小实验有些可在课堂上完成,有些可在课外完成,器材简单,操作方便,效果较好。
实验一 如图1所示,取一玻璃杯用硬纸片把杯口盖严,手按住纸片把杯子倒置,放开手后,硬纸片立即下落。若在杯内盛满水后再用硬纸片把杯口盖严,手按住纸片将杯子倒置,放开手后,纸片不下落,水也不流出,这表明大气有压强。正是由于大气压强的作用,纸片不下落。
实验二 如图2所示,取一注射器,把针筒倒夹在铁架台的铁夹中,先将活塞推到针筒顶端,排尽空气后用橡皮套将管口套牢,再在活塞颈上拴上细绳,绳下挂几个钩码,活塞也不易拉下来。
实验三 如图3所示,将两个带有软塑料托的压力衣钩的软塑料托相对,用力挤压,排出其间的部分空气,即使在衣钩下挂一较重的物体,也不易将两个衣钩分开。
实验四 如图4所示,将木凳面弄湿,把像皮吸盘直立在光滑的凳面上,握住木柄往下压,这时吸盘内气体被挤压出来,再提起木柄,凳子亦被提起,可证明大气压强的存在。
实验五 将钢笔插入墨水中,按下胶管外的弹簧片,将胶管中的空气排出一部分,松开弹簧片后墨水就被“吸”进了胶管中。分析可知,管内气体被排出部分后,管内气体压强小于管外大气压强,在墨水液面大气压强作用下,将墨水压进了胶管内,证明了大气压强的存在。
实验六 如图5所示,将粗试管装满水后,再将稍细的空试管插入粗试管中至一半深度处,将两试管迅速倒置过来,放开细试管后,则会看到细试管在粗试管内缓缓上升,这表明大气有压强。
实验七 如图6所示,广口瓶内装少量细沙,将一块浸有酒精的纸点燃后投入瓶中,然后迅速把剥去壳的熟鸡蛋紧盖在瓶口上。待纸熄灭后,向瓶外浇冷水,瓶中气体压强减少,小于外部大气压强,在大气压作用下鸡蛋被压入了瓶中。
关键词：测量 大气压强 实验 初中物理 教学策略
DOI：
10.16657/ki.issn1673-9132.2016.01.154
物理课堂教学必须以严谨的物理实验为基础，充分体现实验的趣味性、直观性和可信度，从而强化对概念、规律的认识和理解。因此，在初中物理教学中应该充分利用好教材中每一个经典实验，并从学校及学生的实际情况出发，让学生参与进行物理实验原理及过程的分析及改进，从而使实验操作更加简单易行、可见度大、效果明显，并使学生获得一定的成就感。初中物理中测量大气压强实验是八年级下册的重要实验内容。本节课是在学生掌握了压强的概念、压强的公式和单位、液体压强等之后开展的实验内容。由于在日常生活不容易感受的大气压强，因此气体压强也比固体、液体压强更加抽象，实验开展起来对学生抽象思维的能力要求更高、难度更大。下面就阐述作者在实际教学过程中的一些心得体会。
一、测量大气压强实验的准备
准备如下供选器材：弹簧测力计、玻璃片、吸盘、刻度尺、小桶、大注射器、小注射器、沙子、橡皮筋及铁架台等。
因为学生已经知道可以根据公式P=F/S确定待测物理量，所以可以请同学们利用所提供的器材分组讨论来设计一种方案来估测大气压的值。
二、教学策略
（一）分组讨论、引导置疑
让学生分组实验并用多媒体投影学生的实验方案，部分学生选用了吸盘测气压的方案，并请学生分析其可行性，同时根据学生自己设计的方案进行简要演示，在演示的过程中学生发现测力计无法拉脱吸盘，我趁机置疑：怎么办？学生自行思考得到解决办法：（1）换用更大量程测力计;（2）换用更小吸盘。
（二）拓展思路、注重能力的全面提升
为了拓展学生的思路，可让学生模仿课本中用注射器测大气压强的实验方案，在此过程中请学生演示。在演示的过程中，有不少学生发现用力拉弹簧直至超出弹簧测力计的量程也没有拉动注射器的活塞。此时，要引导学生分析原因，学生通过讨论找到原因所在有可能是我们所提供的弹簧测力计量程过小也有可能是注射器容积太大所致。于是换用了容积比较小的注射器（2ml），继续演示。
（三）强化分析实验数据能力，注意让学生养成实事求是的科研精神
因为大气压强本身教材已有数据，因此在实验过程中要注意避免学生“为了预期的结果而实验”的现象。可以预见，实验中测得大气压值与标准值是不一样的。因此，要注意让学生实事求是的分析实验数据。
在实验做完后，收集不同小组用此种方法测得的大气压值，引导学生对实验进行评估，引导学生分析可能产生误差的原因？学生很容易分析得到空气未排尽会导致测量结果偏小，然后继续引导学生分析有无其他因素影响到测量结果，学生不难想到活塞与筒壁间的摩擦会产生实验误差。甚至还有人提出同学发现在拉动弹簧测力计的过程中读数由于抖动等原因，数字很不易读准，影响实验结果。
特别要注意的是， 在实验过程中要避免直接将实验的误差原因直接灌输给学生，而是让学生经历了一定的思维过程，提升了学生思维的品质，培养了学生分析解决问题的能力。
（四）引导学生参与教材的实验改进
为了取得更好的教学效果，在分析了误差产生的原因后，可以引导学生继续探究，适当引导学生在基础上改进实验装置尽可能减小实验误差。
首先给出铁架台、注射器、小筒、沙子及弹簧测力计等器材。经过小组讨论有学生提出将注射器竖直放置。这样虽然活塞与筒壁的摩擦依然存在，但由于活塞有向下的重力所以可以抵消掉一部分，减小了由于摩擦而造成的误差。接着可继续提问如何测量大气对活塞的压力，并且最好在静止状态下测量。学生结合所提供的器材认为可将小桶挂在活塞下，让小桶拉活塞。我就请爱动脑筋的同学演示具体的操作，发现小桶要想拉动活塞必须得加沙子，要测大气对活塞的压力只要测出活塞刚被拉动时桶和沙子的重量就行，而在静态下进行测量减小了实验误差。最后，我肯定了同学们的思维成果，并收集了同学们用这种方法收集到的数据，与上一次实验比较数据是否更加接近大气压强的值。
在完成以上工作后，必须请学生有效总结。学生总结了改进后的优点：第一，减小了由于摩擦而产生的误差;第二，在静态过程中测量更易读准数据。当整个过程结束后，顺势问学生刚才这个过程是否复杂难懂，学生都觉得这个过程水到渠成并不难理解;然后继续鼓励学生以后遇到此类问题只要多开动脑筋就会取得意想不到的结果，帮助学生找到一定的成就感。
三、结束语
在课堂实践中通过教师适当的引导，加强学生间的合作与交流，鼓励同学们主动开动脑筋自行解决问题而不是被动的做笔记，提升学生思维的品质，提高了课堂效率，保证了活动的有效性。更主要的好处是通过创造这样一个环境可以帮助学生建立一定的成就感，为他们以后的学习树立信心。
在实验教学中，可以把较多的时间花在引导学生和学生自主的分析上，并没有要求学生做很多的笔记。这样一方面降低了学生学习的难度让学生觉得这是一个水到渠成的过程，使学生获得了一定的自信，并且因为都是学生自己思考出来的东西所以学生自然而然产生一种成就感;另一方面学生更加领悟到物理学的严谨。
参考文献：
[1]刘永数，李海英.纸上得来终觉浅――测量大气压强实验的教学实践[J].湖北教育，2013（5）：48.
[2]琚晓敏.浅谈对大气压强实验的改进[J].新课程，2015（3）：103.
作者简介：
一、探究压力的作用效果跟什么因素有关
星题 在探究“压力的作用效果与什么因素有关”的实验中,小明利用小桌、砝码、泡沫塑料等器材设计了如图1所示的几个实验。
(1)在实验中,小明同学是通过观察泡沫塑料的____
____________来比较压力作用效果的。
(2)图1中________两个实验是用来研究压力的作用效果与受力面积是否有关的;________两个实验是用来研究压力的作用效果与压力是否有关的。
(3)在物理学中,用______来表示压力的作用效果。
解析 题(1)考查了实验现象,答案:形变的大小。题(2)考查控制变量法的应用。要研究压力的作用效果与受力面积是否有关,必须控制压力不变;研究压力的作用效果与压力是否有关,必须控制受力面积不变。答案:乙和丙;甲和乙。题(3)答案为压强。
山寨题1 为了探究压力的作用效果与哪些因素有关,小丽同学用控制变量法做了如图2所示实验:
观察比较图2(a)、(b)的情况可知压力的作用效果与___________有关。比较图2(a)、(c)的情况可知压力作用的效果与________________有关。用控制变量法还可探究_______实验。(只填一个)
二、探究液体压强有什么特点
星题 在“研究液体压强”的实验中,小张进行了如图3所示的操作。
(1)为了顺利完成实验,除图中画出的器材外,还需要用到___________。
(2)比较图中代号为______、______、______的三个图,可得到的结论是:在同一深度,液体向各个方向的压强相等。
(3)比较_______、_______两图可以知道,在深度相同的情况下,不同液体的压强还与它的密度有关,液体的密度越大,压强_______________;
(4)比较A、D、E三个图,可以看出:_________。
解析 本题图取材课本,考查了液体内部压强的特点――在同一深度,液体向各个方向的压强相等;液体压强与深度、密度的关系。
答案:(1)刻度尺。(2)A;B;C。(3)E;F;大。(4)液体的压强随深度的增加而增。
山寨题2 某小组的同学为了研究液体对容器底部的压力和液体重力的关系,特意找了一些大小、形状各异(直筒形、开口大、开口小等)的容器,他们先测出每个容器的底面积。实验时,各容器都盛有同种液体,用仪器测出各容器底所受的液体压强,再用公式计算出液体对容器底的压力,记录的实验数据如表一、表二所示:
表一
表二
(1)分析、比较表一(实验序号1、2、3)中的数据表明________________________________________________。
(2)分析、比较_____________________中数据表明,液体对容器底部的压力与液体的重力无关。
(3)综合分析表一和表二中的数据,还可得出关于同种液体对容器底部压力的初步结论:_________________
_______________;________________________________。
山寨题3 (2008•湘潭)为了定性研究液体压强和气体压强的特点,老师要学生准备了如下器材:透明塑料饮料瓶、剪刀、细线、几个大小不同的气球。
(1)为了验证液体内部的压强随深度的增加而增大这一结论,小明用剪刀剪去饮料瓶底,在瓶盖上扎一小孔,然后用细线系住吹起的小气球,通过瓶盖上的小孔将气球拉入瓶内,将瓶倒置,用手堵住瓶盖上的小孔,再向瓶内注水,如图4所示。为了达到实验目的,小明接下来应通过____________调整气球在水中的深度,同时观察气球的____________。
(2)为了研究气体压强与哪些因素有关,小华用剪刀剪去饮料瓶底,将气球按图5反扣在瓶口。将另一气球割开,用细线和气球膜封住饮料瓶底部,分别用手向下拉瓶底的膜(图6)和用手向上压瓶底的膜(图7),发现瓶内的气球体积出现了图示的变化。小华针对此现象,做出如下推断,他的推断与实验现象不相符的是()
A. 大气压强随着气球的体积的增大而增大
B. 气体的压强随着气体的密度的增大而增大
C. 一定质量的气体,压强随着气体体积的增大而减小
D. 因气球内的气体与大气相通,所以气球内的气体压强就是大气压
(3)小丽也按图6、图7重复小华的实验,发现气球的体积没有明显的变化。小丽将整个装置放入水槽中,很快找到了实验失败的原因,其原因是_________________
___________________________________________。
(4)在靠近塑料瓶底部的侧壁开一个小圆孔,用胶带封住小孔,接着拧开瓶盖,往瓶中加入水,然后撕去胶带,水便从小孔射出,如图8,在瓶内水面不断下降的过程中,水的射程将_______;如果往瓶中加水至图8所示水位,再拧紧瓶盖,撕去胶带,小孔中射出的水流速度逐渐变慢直至停止。那么在撕去胶带后,瓶内气体压强()
A. 先逐渐变大,后保持不变
B. 先逐渐变小,后保持不变
C. 先大于大气压强,后小于大气压强
D. 一直变大
山寨题4 液体内部压强与哪些因素有关呢?经过猜想,确定可能与液体的密度有关,还可能与物体浸入的深度有关。为了探究“液体内部压强是否与液体的密度有关”这个问题,学习小组进行了探究实验,实验的重要步骤如图9所示。图9甲中液体为水,图9乙中液体为酒精,微小压强计的探头距杯底的高度都为2 cm。证明了液体内部压强与液体的密度有关。但有的同学说这个实验步骤有错误。
(1)请你指出错误是什么?___________________。
(2)纠正错误后,如果微小压强计在两种液体中的示数不同,则探究的结论是____________________。
考点三:流体压强跟流速的关系
星题1 (2008•南宁)如图10所示,在硬币上方沿着与桌面平行方向用力吹一口气,硬币就可以跳过栏杆。这是因为硬币上方气流速度__________下方的气流速度,硬币上方压强__________下方压强,产生向上的升力,因此硬币就“跳”过了栏杆。
星题2 (2008•威海)如图11所示,利用漏斗、乒乓球探究“气体压强和流速的关系”时,当沿漏斗管口用力吹气时,发现乒乓球并不掉下来,可知乒乓球上方受到的气体压强比乒乓球下方受到的气体压强____________;分析得出的结论是_______________________________。
解析 以上两题取材人教版八年级上册科学之旅和九年级压强部分。这两个试验能激发同学们探究物理的兴趣。考查点是流体压强与流速的关系――在气体和液体中,流速大的位置压强小。
星题1答案:大于;小于。
星题2答案:小;气体流速越大,压强越小(或气体流速越小,压强越大)。
山寨题5 (2008•来宾)阅读下面短文,并回答问题:
我们已经知道静止液体内部压强的规律,那么,流动着的液体的压强大小又有什么规律呢?我们可以通过下面的实验来研究这个问题。
打开水龙头,使自来水流过图12所示的玻璃管,可以看到A、B处竖直玻璃管中的液面高度不同,这说明A、B处的压强不相同。是什么原因引起A、B处的压强不相同呢?
我们知道,在相同的时间内,流过A、B处的水量是相同的。但是由于B处水管的横截面积比A处小,所以,水在B处的流速一定比在A处的流速大。由此可见,A、B处压强不同是由水的流速不同引起的。
(1)根据上面的实验现象。可知A、B两处的压强关系是:pA______pB,其物理依据是____________________。
(2)请你总结出流动液体压强大小规律:__________
________________________________________________。
根据你得到的规律解释下面的现象:图13表示的是两艘并排的船,它们在航行时常常会不由自主地碰在一起,这是因为______________________
大气压强与生产、生活有着密切的关系，它是无处不有，无处不在；离开了它，将一事无成，人也无法生活，本文从以下几个方面谈谈对大气压强的正确认识与理解。
一、大气压的概念
1.大气压的定义：大气和液体一样，内部也有压强，大气对浸在其中的物体的压强叫做大气压强，简称大气压。
2.大气压产生的原因：包围地球的空气受到重力的作用，而且能够流动，因而空气向各个方向都有压强。
3.大气压是客观存在的，地球周围被一层很厚的空气包围着。包围地球的空气层叫大气层，大气层由许多空气分子组成，而气体分子总是在不停的做无规则运动，这种运动将使气体均匀分布在它所能到达的整个空间，也就是说大气压本应该充满到整个宇宙空间，但由于重力作用，空气分子将聚集在地面附近，这两种相反的趋势达到平衡，形成了稳定的大气层，我们生活在大气的最低层，大气由于受到重力作用，所以也像液体对浸在其中的物体产生压强一样，空气对浸在它里面的物体也要产生压强，这个压强叫做大气压强。
人们通过一系列的观察和研究确信了大气压的存在，其中著名的马德堡半球实验不但证明了大气压的存在，而且有力的证明了大气压强是很大的，由于人体内的压强跟大气压几乎相等，所以我们感觉不到大气强的存大。
二、托里拆利实验
1.托里拆利实验准确地定了大压强的值。测量中玻璃管内的水银住产生的压强只跟水银柱的高度有关，与水银柱的粗细、玻璃管是否竖直、管内水银面与管顶的距离均没有关系，这个结论可以由液体内部压强公式得出。
2.托里拆利实验的设计思想：让大气压来支持水银柱，玻璃管内的水银柱上方是真空，看大气压最多能支持多高的水银柱，当水银柱静止时，大气压强与水银柱产生压强相等，由P=j水银gh计算大气压的值（h这管内水银柱的高度）。托里拆利实验的设计思想就是不能用公式计算的大气压转换为等值的水银柱压强。
大气压不能用公式P=j空气gh计算的主要原因是空气密度随着高度和气温的变化而变化，不是定值，并且无自由面，h无法确定。
4.托里拆利实验的原理分析：由于玻璃内水银面上方是真空的，而管外水银面上方受到大气压强的作用，这时管内的水银面不再下降，管内的水银柱静止，因此，在管内与管外水银面相平处的液片上下两个面所受到的压强相等，即玻璃内水银面的压强跟大气对管外水银面的压强相等。可见这个水银柱产生的压强就等于大气压强。
5.托里拆利实验思考：观察托里拆利实验所用的实验器材、实验方法和实验过程时，有几个问题值得认真去思考的：（1）怎样才能使玻璃管内水银柱上方是真空？（2）这什么实验用水银而不用水或其它液体？（3）为什么要用长1米的玻璃管？（4）当玻璃管倾斜时，为什么管内的水银柱会变长，而管内外的水银柱高度差却保持不变？（5）若实验时管内漏进了空气对测量大气压有什么影响？以上问题，对培养物理思维方法，认识物理规律，掌握实验操作技能技巧，深刻体会观察和实验的重要性都很有意义。
三、大气压的值的单位
1.通常把760mm的高的水银柱所产生的压强值叫做标准大气压。
四、大气压的测量工具
测量大气压的工具叫做气压计。托里拆利实验的装置就是一个水银气压计，它测量结果准确，但携带不方便。实际常用的气压计是金属盒气压计，它是利用气压变化时，金属盒厚度及其中弹簧片弯曲程度随之变化的原理来测量大气压的值，这种气压计还可以做成高度计。
五、大气压的变化
1.大气压的值不是固定不变的，大气压随着海拔高度、温度、空气湿度等因素的变化而变化。
2.实验表明：大气压随海拔高度的增加而减小，但不是均匀减小，因为离地面越高，空气越稀薄，空气的密度越小，因此大气压随海拔高度减小是不均匀的，越高，大气压随高度减小的越慢。在海拔2千米以内，空气密度的变化可近似认为是均匀的，所以这可近似认为每升高12米，大气压降低1毫米水银柱，约133帕。
3.大气压随天气的变化而变化
冬天的气温低，气体的体积收缩，而夏天气温高，气体膨胀，使体积变大，这就造成了冬天空气密度大于夏天空气密度，因此冬天大气压大于夏天大气压。
4.大气压随温度的变化而变化：一般地说，晴天的大气压高于阴天的大气压。
六、大气压与空气流速的关系
空气流速越大的地方大气压越小，空气流速越小的地方大气压越大。飞机就是利用这个原理获得升力的。
七、大气压强的应用实例
下面我们以一个具体的教学案例（人教版《物理》九年级全一册第14章第3节“大气压强”），来体会物理教师是如何开发和利用物理课程资源的。《课程标准》对这节课的要求是通过实验探究学习压强的概念，能用压强公式进行简单计算，了解测量大气压强的方法。具体的教学过程如下。
一、回顾历史、模拟实验
【事件1】重现马德堡半球实验：教师利用教科书上的图片，讲述格里克当年所做的马德堡半球实验；教师用实验室里的马德堡半球演示仪器进行演示，重现历史，学生协助教师操作实验。
【事件2】学生做“分离塑料吸盘”的小实验：教师事先让学生准备好两个带拉钩的塑料吸盘（直径大约4cm，超市可以买到），让学生模拟马德堡半球实验，分离塑料吸盘，并让学生沿着不同的方向拉吸盘。
【教学过程说明】教师重现了历史上的伟大实验，激发学生学习物理的兴趣。学生利用塑料吸盘模拟马德堡半球实验，感受学习的乐趣，体验成功，同时为分析大气压强的方向做好了铺垫。
二、感受大气压强
【事件3】演示实验一：杯盖提杯。教师用百搭杯盖将装满水的玻璃杯提起。学生观察实验，思考盖能提起一杯水的原因。
【事件4】演示实验二：吸管吸水。教师把玻璃管放入饮料中，用手堵住吸管的一端，把玻璃管提出水面，饮料留在吸管中；松开手指，饮料流下。学生观察实验，思考杯盖能提起一杯水的原因。学生利用手中喝饮料的塑料吸管做这个实验，观察现象、分析原因。
【事件5】演示实验三：吞蛋实验。教师在脸盆中放入热水，用热水加热玻璃瓶，大约10秒，倒出热水，迅速把剥好的熟鸡蛋放入瓶口（鸡蛋直径大于玻璃瓶口径）。把玻璃瓶放入准备好的冷水中，并不断向瓶身浇冷水，鸡蛋被吞进瓶中。
【教学过程说明】利用生活中常见的物品创设情境，将物理与生活联系起来，引起学生的兴趣，启发学生积极思考。尤其是“吞蛋实验”的效果生动、明显，学生热情参与，倍感新奇。
【事件6】教师引导学生思考：这些现象产生的共同原因是什么？学生通过上面的实验探究，归纳概括出大气压力和大气压强的概念。引导学生分析演示实验中各个物体所受大气压强的方向。引导学生总结出大气压力和大气压强的概念，并对上述实验物体进行受力分析。
【教学过程说明】教师提出问题，引导学生探究原因，得出结论。学生先前已经学习了平衡力的知识，教师提示学生要学会迁移已有的知识解决新问题。
【事件7】教师提问：怎样测量大气压强？激起学生再次探究的欲望。
三、测量大气压强
【事件8】学生实验“粗略测量大气压强”。①教师给学生提供的器材有：内壁经过处理、容积为1ml的玻璃注射器（活塞尾部系好细线）；量程为10N的弹簧秤1个；刻度尺1把。②教师给出实验原理：p=F/S。③学生讨论大气压力F和受力面积S的测量方法。对各种测量方法，师生共同分析和评价，找出合理的测量方案。④合理的方案是：将注射器活塞推到底，用手堵住针孔端，用测力计拉活塞，拉动瞬间，记下测力计示数，即为大气压力F（F约为2.6N）。用注射器容积V（1ml）除以注射器全部刻度所对应的长度l（3.5cm），得到注射器活塞的横截面积，即为受力面积S（S约为0.28cm2）。利用公式求出大气压强（p约为0.93×105Pa）。⑤教师对学生活动进行总结，给予鼓励。
【教学过程说明】在探究实验中，教师应及时纠正学生在理解、测量环节上的错误，通过探究让学生认识到解决科学问题需要经历的过程，体验探究过程的艰辛与快乐。动手实验可加深学生对大气压力及其作用面积的理解。
【事件9】播放精确测量大气压强的实验“托里拆利实验”。教师通过网上下载的视频，播放托里拆利实验的测量过程。教师让学生计算大气压强的数值，最终得出标准大气压：p0=760mmHg≈1.013×105Pa。
【教学过程说明】用托里拆利实验精确地测量出大气压强的数值。由于水银有毒，学生不易操作，教师可用视频教学。
【事件10】教师提问：为什么托里拆利实验用的是水银，而不是生活中常见的水？
学生动笔计算，得出至少需要10m高的玻璃管，才能用水做大气压实验，不容易实现。
【教学过程说明】教师的提问，使学生的思维又一次活跃起来，使学生更深刻地理解大气压的数值。
四、生活中的大气压
【事件11】教师列举大气压强对人体的影响，让学生利用本节课知识分析生活中应用大气压强的实例，如用吸管喝饮料、钢笔吸墨水、高压锅煮饭；播放图片：大气压强随海拔高度改变的图片。引导学生分析大气压强随海拔高度变化的规律。
【教学过程说明】将理论与实际生活联系起来，让学生体会物理与生活的联系。培养学生乐于思考，善于发现问题的好习惯。
五、教师向学生提供学习的参考网站
大气压是怎么被发现的
在17世纪中叶，意大利的矿工们发现了一个奇特的现象：一台抽水机至多能把水抽到距水面10m高处，无论怎样改进抽水机，也不能把水抽得更高了.意大利科学家托里拆利反复分析了这一现象后猜想：空气可能是有质量的，会对浸在它里面的物体产生压强，而这个压强有一定的大小，迫使水所能达到的高度有一个限度，它还可以使密度不同的液体上升到不同的高度.他想到水银的密度是水的13.6倍，猜想在同样的压力条件下，水银上升的高度应该是水的13.6.于是，他把一支Im长、一端封闭的玻璃管灌满水银，用手指堵住管口，倒过来放进水银槽里，放开手指，发现无论这个管子是粗还是细，是长还是短，是斜放还是直放，最后水银柱都停留在距离槽内水银表面76cm高的地方，正好是抽水机所抽水的高度的13.6.托里拆利实验不但揭示了大气压的存在，而且测出了大气压的值.
例1 我们生活的空间存在着大气压，只是我们平时没有在意它的存在.现提供下列器材：A.塑料吸盘两个；B.玻璃片一块；C.玻璃杯一个；D.带吸管的纸盒饮料一盒；E.水.请你选择所需器材，设计一个小实验来证明大气压的存在.
（1）写出你所选用的器材，并简述你的实验方法及观察到的现象.
（2）请举出一个在生活中应用大气压的例子.
解析：证明大气压存在的现象很多，例如选择A、E，将两个吸盘沾一下水，将它们正对并挤压在一起，结果用很大的力才能把它们拉开，因为经过挤压.吸盘里的气体被挤出，吸盘外的大气压就把它们紧紧地压在了一起.我们平时用吸管喝牛奶、医生用针筒抽药水等都是应用大气压的例子.
答案：（1）实验器材：A、E.实验方法：将两个吸盘沾一下水，将它们正对并挤压在一起，然后用力将它们拉开.实验现象：用很大的力才能把它们拉开.（2）医生用针管抽药水时，先要排出针管内的空气，才能将药水抽入针管中.
大气压的特点
空气有质量，对浸在它里面的任何物体都会产生压强.空气像液体一样具有流动性，因此空气内部向各个方向都有压强，大气压强随高度的增加而减小.
例2周末，小明在家里利用矿泉水瓶做了有关大气压强的实验.在矿泉水瓶中装满水.用纸片盖住瓶口后倒置，纸片不会落下：再将矿泉水瓶瓶口朝左、朝右等方向放置，纸片都不会落下，如图1.该现象说明了___.
解析：大气对浸在它里面的物体有压强，将矿泉水瓶倒置，水不流出，纸片不会落下，说明纸片始终受到大气压的作用，将瓶口朝左、朝右等方向放置，纸片也不会落下.水不会流出，说明了大气内部向各个方向都有压强.
答案：大气有压强且朝各个方向都有压强
例3如图2所示是小明同学自制的水气压计，现在让他拿着这个装置从教学楼的一楼走上六楼，则玻璃管中的水柱高度变化是（）.
A.升高
B.降低
C.不变
D.无法确定
解析：由图2可知，瓶内气压等于外界大气压p大与水气压计中液柱产生的压强pgh之和，即p内=p大+pgh.由于大气压随高度的增加而减小，所以将水气压计从一楼拿到六楼，大气压减小了，而瓶内的空气压强保持不变，所以pgh会增大，由于水的密度不变，故水柱h会升高.
答案：A
大气压的测量方法
初巾阶段接触到的测量大气压的方法有四种：第一种是托里拆利实验，这是人们第一次精确测量出大气压的方法；第二种是利用p=F/S测出大气压的大小，这种方法产生的误差较大：第三种是自制气压计，它只能看出大气压的变化，不能精确测出大气压的值；第四种是现在用得最多的无液气压计，同学们可以了解一下，
例4 已知1标准大气压的值约为lo5Pa.小明同学想通过实验探究大气压究竟有多大，他设计的实验方案是：将沾水的塑料挂钩的吸盘按在光滑的水平玻璃板上，挤出里面的空气：用弹簧测力计钩着挂钩缓慢往上拉，直到吸盘脱离玻璃板，如图3：记录刚刚拉脱吸盘时弹簧测力计的读数，这就是大气对吸盘的压力；量出吸盘与玻璃板的接触面积，即可算出大气压值.他选择的实验器材是：量程为5N的弹簧测力计，塑料挂钩的吸盘底面积为5cm2.
（1）这种通过测量拉力和接触面积来计算大气压强的方法是否可行？
（2）如果上述实验方案可行，小明同学选择的实验器材能否测出大气压的值？请你进行分析和评估.
解析：（1）塑料挂钩的吸盘是靠大气压紧紧地压在玻璃板上的，用弹簧测力计拉塑料挂钩的吸盘时，若拉力小于大气压力，吸盘不能被拉开；若拉力大干大气压力，吸盘能被拉开.因此，刚刚拉脱吸盘时的拉力等于大气对吸盘的压力，若知道吸盘的面积，根据p=等即可算出大气压的大小，已知1标准大气压的值约为losPa，根据F=pS可以算出实验中的拉力约为多少.如果算出的拉力小于5N，就可以用量程为SN的弹簧测力计测出大气压力：若算出的拉力大干5N，因为超出了弹簧测力计的量程，则用量程为SN的弹簧测力计无法测出大气压力，也就无法测出大气压的值.
答案：（1）方法可行.（2）不能，根据l标准大气压的值可算出大气压力F=pS=lO5Pax5xlO-4 m2=50N>5N，所以不能用量程为SN的弹簧测力计测I叶1大气压的值.
大气压的应用
我们的生活是与大气压息息相关的，日常牛活和工农业生产中对大气压的利用非常多.
例5自来水笔吸墨水时，把笔上的弹簧片按下后松开，墨水即可被吸进橡皮管内，原因是（）.
A.弹簧片弹力作用的结果
B.橡皮管有吸引力
C.手对橡皮管有压力
D.管外墨水面上的大气压大于橡皮管内的气压
解析：当把自来水笔上的弹簧片按下后，挤出了橡皮管内的一部分空气，松开弹簧片后，橡皮管内的气体压强减小，小于管外墨水面上的大气压，管外大气压将墨水压进自来水笔的橡皮管内.
答案：D
例6 中医常用“拔火罐”治疗风湿等病症，其方法是将一酒精棉球点燃放人广口瓶中烧一会儿后，立刻将广口瓶瓶口扣在痛处，广口瓶就会吸在皮肤上，这是为什么？
初中八年级物理第一章《物态及其变化》第四节“汽化和液化”有关于液体沸点与气压关系的结论：液体的沸点随气压的增大而升高，随气压的减小而降低。这一结论通常是以直接告知的方式让学生了解的，课本通过对高原地区水的沸点低，导致鸡蛋、面条煮不熟，高压锅是高原地区必备的炊具这一事实进行佐证，来帮助学生理解、记忆这一物理学的基本结论。
本人在实践教学中发现，用真空罩附抽气盘可以方便地开展液体沸点与气压关系的演示实验，从而使学生形象而直观地理解这一基本的物理规律。具体做法如下：
用小烧杯接一杯烧开的水放到抽气盘上，并将真空罩与抽气盘连接在一起。这样就将真空罩内的气体密封了起来（如图1所示）。
再将抽气机与抽气盘连接，并打开抽气盘上的阀门，用抽气机开始抽气（如图2所示）。
随着不停地抽气，导致真空罩内气体的压强越来越小，我们将会看到原本已经停止沸腾、温度低于100℃的水在不用加热的情况下会重新沸腾起来（如图3所示）。
这说明在气压减小的情况下，水的沸点降低了。反之，如果气压增大，则水的沸点会升高。
另外，本人在实验中还发现：不需事先加热至沸腾，在常温下，随着抽气，23℃的水中就会产生大量的气泡，但因为真空罩密封性的问题，不能观察到明显的汽化现象。但当水温达到35℃的时候，随着抽气，烧杯中的水会发生剧烈的沸腾现象，而这一温度远远低于兰州市水的沸点――97℃。
在本实验的具体操作中，我们还需要注意一个问题，那就是要防止水进入抽气机。在本实验中，随着抽气机的不断抽气，水会发生剧烈的沸腾，必然有一部分水会从烧杯溅入抽气盘底座，而进入抽气盘底座的水又会从抽气口经皮管进入抽气机。如果不小心让水进入抽气机，这无疑会影响抽气机日后的正常使用和工作。所以，为了防止以上事件的发生，在实验中，当我们观察到水的剧烈沸腾后，要及时停止抽气。
二、用真空罩和抽气机模拟气球高空爆破的原理暨研究气体压强和密度的关系
我们知道节日里放飞的氢气球在升入高空后会因为外部大气压强的逐渐减小而体积膨胀得越来越大，超过一定限度，最终将气球撑破。但这一事实，人们只能根据理论分析得到，却不可能亲眼目睹。本人在教学实践中发现，可以用真空罩、抽气机和小气球模拟氢气球升入高空后自动爆破的原理。具体做法如下：
将小气球稍微吹起一些后，将吹气口密封（直接捆绑气球或用细线捆绑）。将气球放入真空罩抽气盘上，并将真空罩和抽气盘连接起来，并观察抽气之前真空罩内气球体积的大小（如图4所示）。
打开真空罩抽气盘上抽气阀门，开始用抽气机抽气。随着抽气，再次认真观察真空罩内气球体积的变化。图5是本人在实验中拍摄的照片：
分析气球体积变化的原因：
在实验中，真空罩内的气球是密封的，随着抽气机的工作，真空罩内气体的数量越来越少，产生的压强也越来越小，即气球外部的气体压强越来越小，而气球内外的压力差也越来越大。这一向外的压力差将会使气球的体积膨胀得越来越大，超过气球的弹性限度，就会将气球从内向外撑破。
类似的原理，氢气球在升入高空后，随着海拔高度的不断增加，气球外面的大气压强越来越小，气球内外的气体压力差也将越来越大，氢气球的体积也将膨胀得越来越大，超过一定限度，将氢气球从内向外撑破。这也就是我们知道的氢气球升入高空后自动爆破的原因。
这样，我们就可以通过一个简单的模拟实验和类比分析，化抽象为具体，化想象为目见，使学生轻松掌握氢气球升入高空自动爆破的原理。
除此之外，利用这一实验，从另一个角度，我们还可以研究气体的压强与气体密度的关系。在抽气开始之前，因为气球是密封的，气球内空气的质量、温度、体积是一定的，所以气球内的气体产生的压强也是确定的。随着抽气，真空罩内空气的密度越来越小，而气球越来越大，这说明气球内外产生的压力差越来越大。这表明随着抽气，随着真空罩内气体密度的减小，气体产生的压强越来越小。而在这个实验中，真空罩内气体的温度和体积变化不大，作为次要因素，均可忽略不计。由此可以得出下列结论：在温度和体积不变的情况下，当气体的密度减小时，压强减小;反之，当气体的密度增大时，则气体产生的压强增大。关于后一结论，我们可以在实验中将抽气机替换为打气筒来向真空罩中打气来进行实验验证。
义务教育化学新课标鼓励实验教学创新，提出“条件较好的学校，应积极开展改进、创新教师演示实验和学生实验的活动，创造条件让学生接触一些先进的实验仪器和设备，努力提高实验条件和实验手段的现代化水平” 。通过创造条件让学生接触一些先进的实验仪器和设备，例如将手持技术应用于初中化学实验教学，既可以开阔学生的视野、提高化学学习兴趣，又有助于学生对知识的理解，提高分析问题和解决问题的能力，促进学生科学素养的提高。笔者结合教学实践，开发了几个将手持技术中的温度传感器和气体压力传感器应用于初中化学实验教学的案例，供同行参考。
一、温度传感器的应用
在物理变化和化学变化过程中常伴随能量变化，利用温度传感器可以定量测量物质变化过程的温度，进而判断物质变化过程中的能量转换。做这类实验通常是通过手触摸容器外壁和使用温度计来定性和定量地测定体系温度变化，但这两种方法的灵敏度都比较低，尤其是物质溶解于水的过程和一些化学反应因能量变化不大或因为反应速率较慢，仅凭用手触摸或一般的测量方法，不易观察吸热或放热现象。利用温度传感器可以方便快捷地测量物质溶解于水和化学反应过程中的温度变化，不仅增强了检测的灵敏度，而且计算机可以实时显示物质溶解于水和化学反应时的温度―时间曲线，使学生在观察实验现象的同时，能够以直观、可视的方式对实验数据结果进行观察，有利于学生对物质变化过程中的温度变化进行判断，加深理解，利于记忆。
“溶解时的吸热或放热现象”是人教版《化学》（九年级下册）第九单元“溶液”课题1中的探究实验，内容是：请学生利用所给的仪器和药品设计实验方案，探究3种固态物质分别溶解于水时是放出热量还是吸收热量。利用温度传感器定量测量相同质量NaOH，NaCl和NH4Cl三种固体物质溶解于等体积水时溶液温度变化，其温度―时间曲线如图1所示。可见，NaOH溶解于水时，溶液温度升高，是放热过程；NH4Cl溶解于水时溶液温度降低，是吸热过程；NaCl溶解于水时，溶液温度稍有降低，也是吸热过程，但其降低程度较相同条件下的NH4Cl小得多。手持技术方便、快捷，可以同时使用3支温度传感器，使不同物质溶解于水时的温度变化同时呈现在一张温度―时间曲线图里，大大提高了实验教学效率，有利于学生观察和记忆。
图1 相同质量样品溶解时溶液温度―时间曲线
利用温度传感器还可以测量化学反应过程中的温度变化，判断反应是吸热反应还是放热反应，例如镁与盐酸反应、氢氧化钡与氯化铵反应等。通过实验，让学生感受物质在化学反应过程中的能量变化，能够更深刻地理解放热反应和吸热反应的含义。
二、气体压力传感器的应用
气体压力传感器与数据采集器和数据处理软件相结合，可用于检测密闭体系内的气压变化，并将气压变化以数字、曲线等多种形式通过计算机实时显示出来，有助于学生更好地把握实验动态，以及对实验结果进行分析和推测。
1.检测“空气中氧气含量测定”实验过程的气压变化
“空气中氧气含量测定”是初中化学一个非常重要的实验，既是教学的重点内容，也是学生学习的难点。其实验原理是利用红磷燃烧消耗密闭容器内空气中的氧气，使密闭容器内压强减小，当温度下降到室温后，打开止水夹，在大气压的作用下，进入容器内水的体积即为减少的氧气的体积。该实验是学生学习化学以来接触的第一个涉及“气压变化”的实验，实验原理中抽象的气压变化一直是学生理解的难点。利用气体压力传感器检测实验过程中的气压变化，其实验装置如图2所示。
图2 气体压力传感器检测“空气中氧气含量测定”实验的气压变化实验装置
实验过程中体系内气压变化曲线如图3所示。A点大气压为100.4 KPa；点燃红磷迅速将燃烧匙伸入集气瓶内，并将胶塞塞紧，由于红磷燃烧放热，此时集气瓶内空气受热膨胀，使瓶内气压瞬间增大，由B点升至C点；稍后，集气瓶中的氧气被红磷燃烧消耗，使瓶内气压迅速减小；待燃烧结束，冷却至室温，集气瓶内气体压强降至D点（79.6 KPa）；此时，打开止水夹，烧杯中的水迅速进入集气瓶中，瓶中气压迅速上升至E点（99.5 KPa），这时烧杯内的水停止流入集气瓶，集气瓶内外压力平衡。由于广口瓶里导管口与烧杯内水面不相平，玻璃导管内存在一定液柱高差，导致反应结束后瓶内气压稍低于大气压。
为了准确计算空气中氧气的含量，应注意比较燃烧前后、在同样的常温常压条件下，集气瓶中气体体积的变化量。设实验前集气瓶中空气的体积为V1，经压力传感器检测室温时大气压为100.4KPa（A点）；红磷充分燃烧后冷却至室温，止水夹尚未打开，集气瓶中的气体体积仍为V1，此时瓶内气压为79.6 KPa（D点）。根据克拉伯龙方程，可以算出在常温常压下集气瓶中剩余气体的体积，所以红磷燃烧前后集气瓶中气体体积的变化量，该变化量即为集气瓶中氧气的体积，由此求得空气中氧气的含量。
图3“空气中氧气含量测定”实验气压―时间曲线
将气体压力传感器应用于“空气中氧气含量测定实验”，不仅可以检测实验过程的气压变化，使化学反应过程中不易觉察的气压变化“可视化”，而且实现了对该实验的定量研究，较用肉眼观察进入集气瓶中水的体积约占集气瓶中空气体积的比例，估算空气中氧气含量更为准确和直观。这种方法不仅有助于学生深入理解实验原理、实验设计思路和操作方法，而且可以使学生学会从定量的角度分析和解决问题，培养科学的思维方法。
2.验证二氧化碳与氢氧化钠溶液反应
在初中化学“碱的化学性质”中，“二氧化碳与氢氧化钠溶液反应”是其中的重点内容。由于该反应没有可观察的明显现象，学生不易判断反应的发生，因此这种有气体参与、无明显现象的反应，可以借助气体压力传感器进行研究。利用气体压力传感器检测等量（20 mL）的40%氢氧化钠溶液和水分别与等体积（500 mL）、等压强的二氧化碳气体反应，实验装置如图4所示。
图4 气压传感器测定二氧化碳与氢氧化钠溶液反应和与水反应体系中的气压变化实验装置
反应体系气压―时间曲线如图5所示。氢氧化钠溶液中有水，二氧化碳溶于水，究竟是二氧化碳溶于水使反应体系压强变小，还是二氧化碳与氢氧化钠溶液反应使体系压强变小？由于一体积水能溶解一体积二氧化碳，因此注入水的烧瓶内二氧化碳气体压强几乎无变化；注入氢氧化钠溶液的烧瓶内二氧化碳气体的压强显著下降，从86 KPa降至0.5 KPa，二氧化碳气体几乎全部被消耗。此对比实验可作为二氧化碳与氢氧化钠溶液发生反应的有力证据。还可继续向圆底烧瓶的生成物中滴加稀盐酸，若有气泡产生，则进一步证明二氧化碳与氢氧化钠溶液发生了反应。
图5 二氧化碳与氢氧化钠溶液和二氧化碳与水反应体系气压―时间曲线
三、教学建议
1.手持技术可作为常规实验教学的有益补充
手持技术应用于初中化学实验教学，其最大的优势就是实时化、可视化和定量化。但能用传统实验方法呈现和说明问题的，就不必借助手持技术。手持技术可作为化学实验教学的辅助和有益的补充，只有在传统实验难以或无法实现的情况下，例如实验效果不佳或宏观现象背后不易觉察的微观变化以及需要定量化的实验等，可采用手持技术对传统实验进行改进和完善，将实验的教学功能最大化。对于有气体参与的化学反应，其中的气压变化是肉眼无法察觉的，尤其对于实验体系中微小的气压变化，采用气压传感器较借助气球的形状改变或U型管液面的升降来说明气压变化更灵敏、更具说服力。例如“物质溶解时的吸热和放热”实验，还可将温度传感器和气体压力传感器联用，检测密闭体系物质溶解过程中由于温度变化而引起的气压变化。
2.关注化学实验中的气压变化
许多化学实验都涉及气压变化，例如有气体参与或生成的化学反应、装置气密性的检验、物质溶解时的吸热和放热等。在教学时，教师在注重具体知识教学的同时，还应注意对化学实验中的气压变化进行分析，通过实验探究或展示反应体系气压―时间曲线，使学生对化学反应过程中伴随的气压变化有感性认识，不仅要知道气压变化对化学实验的影响，而且还要理解气压变化的原因，促进学生对气压变化实验的原理和设计方法的理解。教师只有在日常教学中关注化学实验中的气压变化，注意对气压变化进行分析，使学生逐步学会运用气压变化的原理分析和解决实际问题，这样学生在解答与气压有关的实验探究题时才会更加得心应手。
四、结束语
将手持技术应用于初中化学实验教学，是化学启蒙教育阶段培养学生科学素养的重要途径，其实时、快速、准确、直观的特点，不仅使实验操作简便、易于观察，降低了实验和学习的难度，促进学生对知识的理解、记忆、巩固和应用，而且提高了学生实验探究水平，有利于培养学生的创新意识和实践能力。将手持技术与传统实验有效结合，积极探寻手持技术在传统化学实验中的生长点，不仅为传统的化学实验教学注入新的活力，还有助于教师改进和创新实验方法，提高自身专业素养，促进教师专业发展。
参考文献
[1] 教育部.义务教育化学课程标准（2011年版）[M].北京：北京师范大学出版社，2012.
[2] 王寿红.从实验角度探讨义务教育化学新课标[J].中学化学教学参考，2012（8）：46.
关键词：探究；半杯水；覆杯实验
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）11-0055-2
关于用半杯水做覆杯实验，有两种看法，有人认为不能成功；有人认为能成功，但对成功的解释是不同的。下面笔者针对上述情况进行分析：
1 认为半杯水做覆杯实验不能成功
如图1所示，当水杯倒置后，杯内水面上方的气压没有变化，与外界的大气压相等，水、硬纸片在其重力作用下掉落。
实验表明，半杯水做覆杯实验依然能够成功。通过仔细观察发现水杯倒置后，硬纸片发生了形变，所以，倒置前后杯内气压发生了变化，上述解释的前提是错误的。
2 半杯水做覆杯实验能成功
解释1：如图2所示，当水杯倒置后，硬纸片会在水的压力作用下向杯外突出，导致杯内的空气体积增大，根据玻D马定律，杯内的气体压强会减小，小于外界的大气压强，因此实验能成功。
这种解释看似合情合理，但通过实验的仔细观察，发现水杯倒置后硬纸片不是向杯外凸出，而是相反，向杯内凸出。这种解释违背了实验事实，当然是不正确的。
解释2：在做覆杯实验时仔细观察，我们可以观察到硬纸片向杯内凸出，同时硬纸片离开杯口有一个微小的距离，如图3所示。
下面我们来进行推算：
为了简化，设杯子为圆柱形，高度为H，杯内水深h，杯子内截面积为S。
倒置前，杯内气体压强p1=p0，倒置后，杯内空气柱的体积变大，V2=V1+V，气体的压强减小，p2=p1-p。
根据玻D马定律p1V1=p2V2，可得：
p0V1=p0V1+p0V-pV1-pV，
略去pV，则p0V=pV1 （1）
水杯倒置后，对纸片进行受力分析，向下的力有：纸片自重G ，杯内水的压力ρghS，杯内气体产生的压力（p0-p）S；向上的力有：浸润现象产生的水对纸片的拉力F ，杯外气体产生的压力p0S。
满足纸片恰好不下落的条件：
由于浸润现象产生的水对纸片的拉力和纸片自重都很小（且这两个力方向相反，近似抵消），可以略去。所以，p=ρgh （2）
由（1）（2）可得，V= 。
所以，倒置时水柱下降h= = = = 。
（其中p 取105 Pa，g取10 N/kg）
当h=H-h时，即h= 时，h（H-h）有最大值，也即h值最大。
假设水杯的高度H=0.2 m，当装入半杯水时，即h=0.1 m，可算出（h） =10-3 m。倒置水杯时，只要满足纸片向下移动1 mm，大气压即可托住杯内的水，同时这个微小的下移，也不至让外界的大气进入杯内，即半杯水做覆杯实验能够成功。
如果杯内装入较多或较少的水，通过计算，h更小，实验也更容易成功。
编者注：本实验要十分注意操作技巧，才能成功。要选用轻巧而有弹性的硬纸片，覆杯倒立后压紧纸片的手要慢慢地放松，纸片微微向下移动（或减小凹形形变），杯内空气柱体积略为增大，压强减小，杯内水和气柱的压强之和会小于大气压强。这是实验成功的关键。
本节为上海教育出版社九年级上学期课本中的第六章第3节，主要学习液体内部的压强规律.其知识点包括液体内部各个方向都有压强，液体内部压强大小与哪些因素有关以及压强知识的应用。
学习本节内容需要以压力和压强的概念、液体的特点、密度知识为基础.在知识结构上，学生已经掌握了这些知识，并且知道通过观察形变效果来判断压强的大小.在思维能力上，初中学生的感性思维强于理性思维，通过演示实验和学生实验能够更好地帮助他们理解并掌握知识.在学习方法上，应逐步培养学生探索式学习的能力，通过分析讨论、设计实验、探究、交流与总结，从而归纳出液体内部压强与深度和密度的关系.整个过程体现学生探究式学习及类比学习的过程，使学生对新知识的掌握更加深入。
二、教学目标
1.知识与技能
（1）知道液体内部各个方向都存在压强。
（2）学会使用U形管压强计测液体内部压强。
（3）知道影响液体内部压强大小的因素。
2.过程与方法
（1）通过水中吹气球体验，总结得出液体内部各个方向存在压强。
（2）通过观察与实验，探究液体内部压强规律.更好地掌握控制变量法，学会归纳结论。
（3）用液体内部的压强知识解释现实生活中的现象，将知识进行应用。
3.态度、情感与价值观
（1）通过探究液体内部压强规律的实验，培养观察、交流的能力。
（2）知道液体内部压强在生产和生活中的应用，感受生活与物理的紧密联系，增强对物理学科的兴趣。
三、教学重点和难点
重点：探究液体内部压强规律。
难点：猜测影响液体内部压强的因素，并用控制变量法探究液体压强规律。
四、教学准备
1.学生器材：1000 mL烧杯、水、水槽、气球、橡皮筋、吸管。
2.教师演示器材：U型管压强计、500 mL烧杯（2支）、水、酒精、各种不同形状的容器（花瓶）、水槽、吸管、橡胶手套、橡胶管、夹子、气球、漏斗。
3.课件：PPT、实物投影。
五、设计思路
本设计的内容包括三个方面：一是液体内部各个方向都存在压强；二是应用U型管压强计等器材，探究影响液体内部的压强的因素；三是应用液体内部压强的知识解决实际问题。
以“水中吹气球”的实验创设情景引出课题，激发学生的学习兴趣，通过学习分析，知道液体内部各个方向存在压强.通过一杯水压破橡胶手套的实验（改造的帕斯卡裂桶实验），引导学生合理猜想影响液体内部压强的因素.通过讨论，排除无关因素.再小组选取实验器材，进行实验探究，总结得出液体压强与深度、密度有关系.最后，将液体内部压强的知识进行实际应用.在实验探究的过程中要体现控制变量的思维模式，体验探究物理规律的科学方法，同时获得液体内部压强的规律。
本设计通过水中吹气球的情景，引发学生的兴趣，然后通过体验、猜想、实验探究，同时结合控制变量、归纳演绎的科学方法.以小组间的交流和讨论，归纳出结论，从中体验探究式学习和合作学习的重要性。
六、教学流程
1.教学流程图
[TP11CW56.TIF，BP#]
2.教学过程
情景引入
学生实验1
师：我们都吃过带鱼，大家会觉得带鱼在刚买来的时候非常新鲜，活蹦乱跳的.但其实，菜场里的带鱼都是这样的――死去的，放置在冰块里的.为什么菜场里没有活蹦乱跳的带鱼招揽生意呢？再看一张图片，这是一座大型水坝，水坝上部薄底很厚，水坝为什么是这种结构？
这两个问题稍留一下，同学们先来做一个小游戏――比较水中、空气中吹气球，哪个更容易？
生：各组实验（注意使用水槽、毛巾等）
师：通过刚才的比较，水中、空气中吹气球，哪里更容易？
师（总结）：原来水压住气球，所以比空气中难吹.而且水对气球形成的压强是各个方向的.也就是说，液体内部各个方向都存在压强。
演示实验1
师：刚刚烧杯中的水所形成的压强，同学们吹气能够克服它.那么，这杯水形成的压强就只能这么大吗？
这是从橡胶手套上剪下来的手指，比气球难吹的.请肺活量最大的、刚刚吹破气球的同学来试试。
生：上台尝试.（无法吹起来）
师：那我们来看看这杯水的本领.（橡胶手套中事先灌满水，利用虹吸现象）
正常放置，没有将手套撑起；往烧杯中加水，无明显反应；把杯子转一转没反应；将杯子举高，橡胶手套马上撑起，甚至撑破.也就是在增加高度时，水产生更大的压强，撑大橡胶手套.有一位叫帕斯卡的物理学家，他也曾经用几杯水，通过一根细长的管子，将一个装满水的密封桶压破，就是著名的帕斯卡裂桶实验。
学生探究
活动1：学生猜想
师：这一杯水形成的压强，可以轻易被我们克服，也可以大到撑破橡胶手套，甚至是水桶.那么水也就是液体形成的压强由什么决定呢？
现在请同学们小组讨论，猜测影响液体压强大小的因素.五分钟后，各组派代表陈述。
学生猜测因素，并可简单陈述理由.（部分小组猜测因素较少，教师可适当进行提问、引导，启发学生思考）
活动2：讨论排除
师：同学们猜测的因素都非常好，需要进一步实验验证.不过，在实验验证之前，先对这些因素进行分析.是否有等同因素，或者通过理论分析可以排除.请各小组再进行讨论。
关键词:电力系统；电气试验；分析；研究
中图分类号：F407文献标识码： A
1高压电气试验几种介绍
截波冲击试验。一般是波尾截断的波形，可用ICE标准棒状间隙截断，也可用多极点火截断装置截断。用多极点火截断装置截断时。可获得较准的截断时间.示伤波的截断时间差异大于0.15Ps，截波冲击试验结果就有问题。用棒状间隙截断就不易从截断时间的差异来判断是否能通过试验。截波试验电压为100%全渡试验电压时，如截断时间小于等于3S时，两者强度相同。与GIS联的变压器必须要考虑截波试验，截波试验必须与全渡试验交替进行，一般采用负极性截波。
操作波试验。由于不作操作波试验的Urn=252kv变压器的相间绝缘决定于全波冲击试验或长时感应带局部放电测量的试验。要进行操作波试验时，外部空气间隙的相间绝缘尺寸就要由操作波试验电压决定，可能要比不考核操作波试验时外部空气间隙要放大。
局部放电试验.局部放电试验是非破坏性试验项目，目前有两类试验方法，一种是以工频耐压作为预激磁电压，降到局部放电试验电压，持续时间几分钟，测局部放电量;另一种是以Um为预激磁电压，降到局部放电试验电压，持续1小时，测局部放电量。局部放电量一般与带电与接地电极表而的场强有关.与电源的频率无关。
全渡冲击试验.止在修订的1k;C76-3标准，己将全波冲击试验列为Um,126kV变压器的出厂试验项目，要进行突发短路试验的变压器，要在短路试验后作全波冲击试验。
2加强试验人员的技术培训和安全意识
为了保证高压实验的安全，必须在平时加强对员工安全意识的培养以及员工自身技术的培训。以人为本的工作核心是保证高压安全实验的一个重要措施，高压安全实验需要人工进行操作，制定的各种安全措施也需要人工去监督。因此，加强员工的安全意识是保证实验安全的重要措施之一，电气实验室一个需要细心的工作，在实际工作中有许多辅的准备工作要做，如果这些工作做的不够完善，只会给实验工作带来安全隐患。技术水平高超的工作人员可以更好的保证工作中的安全性，所以良好的员工技术培训基础，可以使员工熟悉高压实验的原理，了解被实验品的结构，对于实验过程中出现的各种情况有充分的理论依据和工作经验进行处理，止确的判断被实验品的状态和整个实验过程的结论。
3规定高压电气试验工作要求
至少要有两人进行在高压同路上使用携带型仪器的操作，在这种操作过程中需要对高压设备进行停电处理或者预先做好安全防护措施，在工作前应填写高压工作时验票。如果发现设备故障为系统接地故障时，严禁进行接地网接地电阻的测量。在雷电现象发生时，严格禁止对线路绝缘的测量工作。如果在同一设备附近有检修和高压电器试验工作同时进行时，可以使用同一张工作票，但必须在实验前得到检修负责人的许可。在工作进行时，发出高压试验工作票之前，应首先将检修工作票收同，同一地点不能发出第二张工作票。在高压实验工作进行的过程中，如果需要检修人员配合，应将检修人员的名单填写在高压实验工作票中，事先予以说明，在实验现场周围应留有足够的安全距离，在安全距离外装设遮栏和围栏，并在车篮或围栏上悬挂“止步，高压危险”标示牌，并派人看守。
4高压电气试验安全措施分析研究
在实验结束以后，或者实验过程中需要变更接线方式时，需要有时间的相关负责人员发出降低电压的口令，等到设备电压降低，同零位时，断开电源。如果实验设备为直流实验设备，或者具有较大的电容量，需要多次重复放电过程，每次放电时间至少要一分钟以上，并且保证进行实验的设备周围，没有大型的电容设备止在运行过程中也应充分放电。监视仪表指示，发现异常，立即通知降压.迅速断开电源，试验结束后，应拆除自装的接地短路线，恢复被试设备实验前的接线，拆除安全网并清理和检查现场，不应遗忘工具和其他物件.确保被试设备和场地恢复试验前的状况。
为了保证电气高压实验的安全进行，必须采用严格的预防措施，首先要详细的做好危险点的分析控制工作，在日常的工作过程中应发动每一位员工的主观能动性，集思广益，通过以实际工作的经验相结合，对工作过程中所接触的，全部高压实验项目中所包含的危险点进行仔细讨论，认真分析，以讨论结果为依据，对每一个高压实验项目并详细的与之相关的过程控制规程，从实验材料的准备，所使用设备的型号和操作标准，以及实验后的现场清理工作要详细说明，写入控制规程中，并在控制规程中将所有的危险点的控制措施一一列出，是控制规程涵盖所有的高压实验环节。《电业安全规程》规定了要保证操作人员的人身安全，在进行电气高压实验的过程中，需要对所检验设备进行停电，验电措施，在实验之前，应装设接地线，悬挂标示牌，对检验设备装设遮拦等，在电气高压实验过程中，要严格执行相关规程中的技术措施，保证工作中的安全性，高压实验针对的目标具有特殊性，在每一次高压实验项目开始起，必须对实验对象进行充分的放电，操作人员应戴好安全帽，穿上绝缘靴，带绝缘手套，合上地刀并让被试设备充分放电之后，在相应的监护人的监护下，对被试设备本体直接连接接地导体放电，保证实验进行之前，设备完全放电。在实验过程中，应严格按照《电业安全规程》以及其他相关规定和控制规程的相关要求，进行详细的组织工作，几时行工作票制度，工作许可制度，工作监护制度以及工作阶段，转移和终结制度，根据现场的具体情况，由班组长或上级主管部门下达第一种工作票，并且在工作过程中，应严格按票实行时间作业，按照事先制定的各种规程，明确责任分工，再严密的现场组织下进行电气高压实验，在实验过程中应严格遵守呼唱制度，因为现场情况较为复杂，背景噪声较大，人员嘈杂，彼此之间声音很难传递清楚，在这种情况下更应该严格遵守呼唱制度，确保制度的准确执行，以保证施工的安全。
5结束语
综上所述，只有不断加强对电气试验知识的熟悉，努力提高电气试验技术水平克服试验中所出现的各种主观性难题才能切实保障高压电气试验的安全保证电力系统的安全、稳定运行。
参考文献
[l]李建明.高压电气设备试验方法[M].北京.中国电力出版社，2001.
[2]马传艳.高压试验安全保证措施初撂[J].北京电力高等专科学校学报.2009.
关键词：家用电器；泄漏电流；电气强度；试验
引言
泄漏电流的定义为：在没有故障和外在的压力情况下，家用和类似用途电器中相互绝缘的金属之间和带电零件、接地零件之间，通过周围介质而形成的电流。泄漏电流直接影响到使用者的人身安全，因此，泄漏电流已经成为衡量产品绝缘好坏非常重要的一个指标。
1 泄漏电流的定义及试验目的
简单来讲，泄漏电流就是家用电器在没有设备故障和外施压情况下，绝缘部分所产生的电流。绝缘部分是使用者直接接触的部分，如果产生了电流危及到使用者的安全。因此，泄漏电流是衡量电器绝缘好坏的一个重要指标，也是目前衡量产品安全性能的一个关键性指标。
在家用电器中，对于安全性能要求较高的产品，都对泄漏电流有非常明确的要求，如家用电器中的水泵、空调、油烟机、冰箱。同时，大多数家用电器在特殊要求中对于泄漏电流均有明确的规定：在产品试验过程中，泄漏电流检测不合格，将会作为产品的致命缺陷，不予复检。我国电器行业规定，家用电器产品在出厂检测中，泄漏电流是重点检测项目之一。泄漏电流必须控制在一个很小的范围内，才能最终保证使用者的安全。
2 家用电器泄漏电流和电气强度试验
针对家用电器泄漏电流的重要性，下面针对泄漏电流和电气强度的试验谈谈自己的观点。
2.1 非工作状态下泄漏电流和电气强度
根据IEC60335-1：2010《家用和类似用途电器的安全第1部分：通用要求》中第16章的规定：在非工作状态下，即当家用电器处于室温状态，家用电器进行不连接电源的试验，这是家用器具在潮态试验后进行的泄漏电流测试，主要考核器具在经历耐潮湿试验后，器具本身绝缘材料导致的泄漏电流。针对单三相器具，试验电压有不同的要求，单相器具试验电压在1.06倍的额定电压下进行，三相器具的试验电压在1.06倍的额定电压下除以进行，并需在5s内进行泄漏电流的测量，其检测的网络与在工作状态下的泄漏电流测试不同，施加电压在带电部件和可触及的金属部件之间，检测回路的电流，不需要增加人体模拟网络。标准中还规定不同器具的泄漏电流有不同的限值要求，针对I类便携式器具不超过0.75mA，而I类驻立式电动器具不超过3.5mA，当然标准中规定针对带控制器的器具，其泄漏电流限值可以在原有的基础上增加一倍。在泄漏电流测试完成后，器具要立即进行电气强度的试验，针对器具中不同类型的绝缘（基本绝缘，附加绝缘，加强绝缘）施加不同的试验电压，考核绝缘是否被击穿。
2.2 电气强度（耐压击穿）试验的测试要求
电气强度试验，就是我们通常说的耐压测试，耐压测试有两种：一种是交流耐压测试，另一种是直流耐压测试。两种耐压测试的击穿原理是根据试验品的绝缘材料特性要求而有所不同。由于绝缘材料都包含了很多不同的介质，这些介质的导电性都不尽相同，因此，对这些绝缘材料施加交流试验电压时，电压要按照不同材料的介电常数和尺寸决定。而在施加直流电压时，只需要按照材料的电阻比例分配电压即可。在实际试验当中，由于绝缘结构发生击穿可能是电击穿，也可能是热击穿，因放点的形式多种多样，我们很难清楚的区分到底是哪种类型。此外，交流电压相比较直流电压击穿，发生热击穿的可能性大大增加，因此，我们认为在实际试验当中采用交流测试比直流测试更为严格。在选用设备时，注意若设备标准无另外规定，规定的试验电压值与试验电压的测量值之间的允许偏差在±3%。要求设备的试验回路中的试验电压也要足够稳定。在测试时，电气强度试验电压要根据标准要求进行选择设置。考虑升压操作瞬变过程而引起的过电压影响，通常对试验品施加电压时，应从相当低的数值开始，然后缓慢升高到试验电压值。
2.3 电气强度试验跳闸电流设定
关于电气强度试验的跳闸电流Ir的设定，在IEC 60335-1第13章与16章的标准要求，电气强度的高压电源在其输出电压调整到相应试验电压后，应能在输出端子之间提供一个短路电流Is， 电路的过载释放器对低于跳闸电流Ir的任何电流均不动作，Is与Ir值按照高压电源的特性进行设置，例如I类器具家用水泵，针对基本绝缘部分进行电气强度试验，试验电压按照1.2倍的工作电压加上700V/950V进行施加，标准规定，试验电压小于等于4000V时，一般Ir的值可以设定为100mA，但是很多试验人员还是会对设置多大的漏电流才为精确有疑问。这主要是与生产线上的电气强度试验有混淆，有些工厂线上试验人员设置耐压试验仪的跳闸电流为5mA，在检查过程中发现耐压仪报警，会再送至实验室进行1min的标准电气强度试验，通过后又调整生产线上的跳闸电流值。以此类推，这种可调跳闸电流的现象就会让试验人员，以为这个标准是不确定的。确实，在对家用以及类似用途器具的例行试验要求中，对跳闸电流的设置有做说明，即当你判定该器具为高泄漏电流的器具时，该限值是可以增加的，标准中规定可以增加到30mA。
2.4 工作温度下的泄漏电流和电气强度
根据IEC60335-1：2010《家用和类似用途电器的安全第1部分：通用要求》中第13章的规定：在工作温度下，器具的泄漏电流不应过大，而且电气强度应满足规定的要求。由于器具本身具有寄生电容，而人体本身也可以等效为一个电容，通过耦合器具和人体经过大地形成回路，这个回路电流就是泄漏电流。其检测的网络需要增加人体模拟网络。但是标准中规定的泄漏电流的限值与第16章节提到的限值是相同的，因此会很容易让试验人员以为这两个章节是重复的，但实际上他们考核的目的与测试的方法是有区别的。另外，如果器具装有电容器，且有一个单极开关，则还需要在开关断开时再进行重复测量。然后器具在工作状态下还需考核电气强度试验，即当器具断开电源后，器具绝缘应立即经受1min的耐压测试，其试验电压，与非工作状态下的电气强度试验施加的电压值不同。
3 结束语
综上所述，文章首先针对家用电器泄漏电流检测的重要性进行了分析，随后对泄漏电流和电气强度试验的有关问题进行了分析，介绍了常规的试验方法。相关厂家应采取正确的试验方法，选择恰当的仪器，选取合理的击穿电流设定值，才能保证产品生产的质量，满足生产线的生产需求。
参考文献
[1]IEC 60335-1：2010.Household and similar electrical appliances safety Part 1： General requirements[S].
[2]齐云，潘权，李欣.解读IEC 60335-1：2010[J].安全与电磁兼容，2011，4：40-43.
[3]张军.浅议家用电器产品的电气强度试验[J].轻工标准与质量，2015，4：63-64.
