大气压强实验范文1
关键词:实验教学;课堂效率;探究
中图分类号:G633.7 文献标识码:A文章编号:1003-6148(2008)1(X)-0027-3
设计合适的实验教学,能使课堂教学达到事半功倍的效果。那么,课堂教学中如何选取,设计合适的演示实验和学生实验呢?下面结合《大气压强》教学实例谈谈如何组织实验教学来提高课堂教学效率:
1 设计好演示实验创设情境引入新课题
教育学和心理学为我们指明了学习活动的第一导向――兴趣,教师应尽可能设计演示实验创设情境引入新课题,引导和诱发学生学习科学的浓厚兴趣,使学生产生强烈的求知欲望,从而产生学习动力,积极主动参与学习活动。
由于各种各样的原因,中学生普遍存在生活经验不足,实践经验缺乏等特点,因此对抽象的概念,规律的形成与理解,往往存在着不同程度的困难,这就需要教师在课堂上做好演示实验进行补偿。
当然,有时学生获得的直接经验是片面的,甚至是错误的。利用这一特点,我们设计演示实验时,可以有意识的制造一些陷阱,让学生产生认知冲突,引发思考,然后引导学生对此做具体的分析和处理,以加深学生的印象,更有效的完成教学目标。
案例1 在《大气压强》一节的课堂教学中,为了引出大气压强的存在,通常采用“倒杯实验,玻璃注射器的活塞为什么没有被钩码拉下来”等实验来展开教学。可是,在实际实验中还是存在着一些问题需要反思,如:在做倒杯实验时,要求玻璃杯不能太大,纸片软硬要适度,玻璃杯中不能进入空气,翻转过来时动作要迅速等,否则成功率较低;而玻璃注射器的活塞为什么没有被钩码拉下来实验,则较容易使学生产生错觉――注射器活塞对钩码向上的拉力来自活塞与注射器外壳之间的摩擦力。我设计了这样的演示实验:
1、器材:一杯水(染成红色),一个空杯,一个胶头(或橡皮套),一根玻璃管(两端开口,粗细均匀,长20cm,内径约5~10mm均可)
2、演示过程
演示1:出示玻璃管,将空杯置于管的正下方,然后向管内倒水,可看到水从管底流出。
演示2:左手拿管,并且用食指紧紧堵住玻璃管的下端,仍然向管内注入水,至满(见图1)。
教师提问:为什么水不会从下面流出?
学生微笑,齐答:因为管底被手指堵住了。笔者肯定学生的回答,并指出:由于管底被手指堵住,所以手指对管内的水产生向上的压强,支承住了水柱。接着置疑:若此时将管倒拿,使其开口端朝下,水会不会流出?学生纷纷猜测,形成悬念。
演示3:左手拿管不变,同时用右手中指抵住玻璃管的上口,然后将管倒置,(倒置过程中,手指不要松开)。接着故意缓慢移开右手指,使下面的管口露出。这时可见红色水柱并没有流出来!(见图2)
学生大吃一惊!教师自言自语:咦,为什么水没有流出来呢?(可用左手倒拿着管,夸张地放到眼底瞧一瞧)难道管里的水突然没有了重力吗?难道是老师会气功,‘发功’将管内的水吸住了吗?
学生轻笑,同时产生了想获知正确答案的强烈欲望。
启发:虽然我们看不见管口有物堵住它,但管口附近是不是任何物体都没有呢?
学生茅塞顿开――有空气存在。
因势利导:在管口四周存在着我们看不见的大量空气,这些气体起到了手指的作用,堵住了管口,使管内的水竟然无可奈何地呆在里面。这说明了这些大气对管底的水面有向上的压强,支承着水柱。
这时,仍有学生半信半疑,可进一步说明:因为现在管内的水只有下面受到了大气压强的支承作用,所以很难流出;但如果同时有大气作用在管的上水面,那么上、下作用的气压相互抵消,水就会在重力作用下流出来。
松开左手食指,水应声落下。(学生开始相信大气有压强)
演示4:改用胶头,套住玻璃管的一端,再做一遍,同样获得满意效果。
至此,学生对空气有压强已深信不疑。可以十分顺畅地进行后面的教学。
在这个课题的引如过程中,有意识的通过演示1和演示2设置了一个感知陷阱,再通过演示3引起学生的认知冲突,使学生的认知过程一波三折,加深可印象,取得了一个了非常好的教学效果,同时体现了规律形成过程的曲折性和挑战性。试想,如果这里设计演示实验时,直接演示实验3和实验4,也可以切入课题,但相比之下,效果就要欠缺一些了。
因此,在课堂教学中,采用怎样的演示实验来引入课题,是需要仔细切磋和推敲的。
2 设计演示实验使学生加深对科学概念的理解
科学概念大多比较抽象,学生不易理解。在教学过程中教师可以设计演示实验使学生由形象思维过渡到抽象思维,从而加深对科学概念的理解,运用所学知识解释实验现象,培养学生理论联系实际和分析问题、解决问题的能力。
案例2 仍以《大气压强》一节的课堂教学为例,为加深对大气对各个方向都有压强的理解,我设计了这样的演示实验:
演示5:玻璃杯装满水用纸片挡住,倒立玻璃杯,纸片不脱落,如图1,说明向上有大气压。
演示6:向下.将剥了壳的熟鸡蛋塞住刚烧过酒精棉球的广口瓶口,很快鸡蛋就被压进广口瓶中,如图2,说明向下有大气压。
演示7:取一只透明的玻璃瓶,塞子上插一根两端开口的直玻璃管和一根直角弯管,在直管的下端扎一只未充气的彩色小气球.如图3所示.当用抽气机从直角弯管上抽去瓶内空气时,瓶内彩色小气球被逐渐“吹”大.当取下抽气机时,彩色小气球恢复原状.试对以上现象做出科学的解释。
学生分析后教师小结:当瓶内空气被抽出时,瓶内气体压强逐渐减小,气球通过直玻璃管和大气相通,使小气球内大气压强大于小气球外(瓶内)的气体的压强。在大气压的作用下将小气球“吹”大。当取下抽气机时,空气进入瓶内,使瓶内、外压强都相等,都等于大气压强.小气球在弹力作用下又恢复原状。“吹”胀气球的实验可说明大气向各个方向都有压强,而且向各个方向的压强都相等。
建构主义认为,学习并不是简单的信息积累,更重要的是新旧知识经验的相互作用以及由此而引发的认知结构的重组。也就是说,学习是学生的经验体系在一定环境中自内而外的“生长”,它首先要以学习者原有的知识经验为基础实现知识的建构。按照奥苏贝尔的观点,新知识只有在认识系统中找到与之相关联的旧知识作为“固定点”,并在固定点的基础上,促使新旧知识之间相互作用,才能使新知识纳入旧知识系统而获得意义,固定点是否清晰,是否具有较强的固定力是实现高效建构的关键。在本案例中,大气向各个方向都有压强是建立在液体向各个方向都有压强的基础上学习的,是一种基于旧知识的知识建构,教师在这里首先要把液体压强的特点点明,使“固定点”更清晰,有利于同化新知识。通过以上演示实验,不仅加深了对所学知识的理解,还可以提高学生探索自然现象和日常生活中的科学规律的兴趣,并使得课堂效果更有活力。
3 改验证式实验为探究式实验,注重过程,注重体验。
课本中的演示实验很多是验证式实验,缺少启发性。我们将其中某些和学生已有知识关系密切的演示实验改探究式演示实验,引导学生通过设想、观察、分析、归纳而得出新概念、反应或原理。
案例3 对《大气压强》中的大气压强的大小与气体的流速的关系的教学,我就采用了如下方法:
问:看到的这幅图片(一幅有关火车看台的图片),你能提出一些问题来吗?老师有一个问题:在火车的站台上,标有一道平行于铁轨的直线。当列车驶过时,不允许旅客站在这条线内,以保证人体与铁轨离开足够的距离。你知道这是为什么吗?
要解释这个问题,就让我们一起来做几个探究实验吧!
【实验】研究气流的流速与压强的关系
(1)找一条薄纸带,捏住纸的一端,让纸自然下垂,当你用嘴朝水平方向吹气时,你会发现什么现象?若改变吹气的力量和速度,纸带会发生什么变化?
现象:纸向上飘起
(2)找两张相同的薄纸,用手捏住两张纸的一端,让两张纸自然下垂,相距3-5厘米,并使两张纸保持平行。沿两张纸的中间向下吹气时,猜测会出现的现象。试一试,结果与你的猜测相同吗?
学生猜测:纸条会被气流向两边吹开
现象:当吹气时,两纸条反而向中间合拢
分析:吹气时纸条为什么会向中间合拢呢?
肯定是纸条受到了力的作用,而且力的方向是指向内侧。那么是什么物体施与纸条力的作用呢?我们分析一下:与纸条接触的只有空气。吹气前,两条纸互相平行,保持一定的间距,没有吸引和推斥,表明它们受到外侧和内侧的力互相平衡;吹气时,两条纸相互靠近。纸条外侧的气体压强没有发生变化,说明是纸条内侧的气体压强变小了。吹气时与不吹气时有什么不同吗?两纸条内侧的气体的流速较大。
可见,气体流速的改变,改变了气体的压强;而且是气体的流速越大,压强越小。
问:现在你能解释在火车站的站台上,人为什么要与行驶的列车保持适当距离了吗?
行驶的火车和人之间的气流速度大,压强变小。人外侧的大气压大于火车和人之间的气压。这种情况下,会使人大气压挤到火车前,这样非常危险。
【实验】把一支玻璃管插入水中,当用另一支玻璃管对着它的上端吹气时,有什么现象?试一试,怎样对此现象作出解释。
现象:有水从管口吹出。
解释:玻璃管的上端气流速度大,压强小(小于大气压)。所以玻璃管中的水在大气压的作用下从管口出来。
【实验】纸飞机机翼上升实验
我们发现:空气流到机翼前缘后,分成上下两股气流,分别沿机翼的上下表面流过,在机翼后缘又重新汇合向后流去。机翼的上表面凸起,使流速加快,压强减小;而机翼的下表面流速小,压强增大。于是在机翼的上下表面出现了压强差,就有了压力差,这成为飞机上升的动力。当升力大机重力的时候,飞机就可以升空了。
几次对比,让学生分析、讨论,充分调动学生学习的积极性,使实验结论合情合理地被推导出来,得出大气压强与气体流速的关系,全体学生都留下了深刻的印象。
从生动的直观到抽象的思维是认识的基本规律。由于科学教学中部分内容比较抽象,而学生又缺乏相应的感性认识,不少疑难问题很难给学生一个满意的解答。心理学研究表明:青少年儿童思维形式是以具体形象思维为主。而这种形象思维是借助对客观事物的表象而产生的,如果离开了客观实际,表象岂不成了无源之水、无木之本?所以“体验”之法就是让学生亲自体验问题的情境,获得丰富的直接经验。体验的方式很多,如摸一摸、掂一掂、闻一闻、压一压、推一推等,主要是让学生经历一个过程,得到深切的感受和体验,这种感受和体验是听和看所无法替代的,可以弥补听、看的不足。以上案例中先用一张纸、两张纸这样简单的教具吹一吹,就可以让学生体验并得出大气压强与气体流速的关系,然后通过做纸飞机机翼上升、吹蜡烛、吹不下来的乒乓球、打乒乓球时香蕉球的发法等日常生活中玩过的实验,既可以加深理解,又可以解答学生的疑难问题,还可以培养学生探究性学习的良好习惯。
总之,作为一名科学教师,应该为如何提高学生的学习兴趣,领会科学研究的基本方法做出努力。而科学课堂上,最能吸引学生的正是生动有趣的科学实验。成功完美的演示实验和学生实验有助于引导学生在观察、实验的基础上,用分析、比较、抽象、概括等科学方法揭示出事物的本质属性,建立概念,形成规律,再回到实践中去检验、运用和发展。同时加强学生对基本实验方法的迁移和灵活运用能力的训练,多角度、全方面地让科学实验教学提高到一个新的水平。
参考文献:
[1]耿瑞艳主编,《中学理科教学与实验》,东北师范大学出版社,1999.12
[2]关文信主编,《新课程理念与初中物理课堂教学实施》,首都师范大学出版社,2003.5
[3]蒋金山, 试论物理演示实验的教学改革,《实验教学与装备》,2005.4
大气压强实验范文2
论文关键词:托里拆利实验,大气压强,玻意耳定律,力学平衡原理
1、引言
一提起大气压强,人们自然就会想到著名的托里拆利实验和马德堡半球实验。这二个实验传递给了我们这样的信息:大气压强不仅存在而且相当之大。笔者虽不敢否定这样的结论,但总不能消除对大气压强问题的疑虑。比如:当一个人不小心将手指划破,血自然会从人体上流出。我们知道人体的正常血压一般在120mmHg左右,而外界大气的压强大约在760mmHg,血怎么会流出来呢?难道760mmHg不是大气的压强?带着这样的疑问,笔者首先想从理论上探个究竟,然后通过一百多次水下压缩实验来加以阐述论文提纲怎么写。
2、理论分析
设在水下H米深的地方,用托里拆利实验方法测得管内水银柱的高为y1力学平衡原理,在水面上测得管内水银柱的高为y2,由于测定y1相当于在测定y2的基础上,给水银槽液面增加一个大小ρgH的压强,且测定y1和y2时管外的气体状态是相同的,所以,ρ0gy1=ρ0gy2+ρgH(其中ρ0为水银的密度,ρ为水的密度)。接着再来研究相同大气环境下筒内气体的情况,上端封闭下端开口的筒内,放入了托里拆利实验装置,将它们慢慢竖直放到水中,直到筒内外水柱深度达
图1 测定筒内气体水银柱高示意图
到H米为止,如图1所示,测得筒内气体水银柱的高为y3,因为筒外水柱的高度为H,按照托里拆利实验测出的水银柱高就是管外气体压强来推断,理论上应该得出这样的结果:y3=y1力学平衡原理,即ρ0gy3=ρ0gy2+ρgH。但由于测定y3和y1时管外气体的密度是完全不同的,所以从理论上讲,应该得出另外一种结果:y3≠y1。究竟孰是孰非?只有通过实验才能得到证实。
3、实验验证
将一个上端封闭的圆柱形玻璃管慢慢地竖直插到另一个充满水的圆柱形玻璃管底部。已知空玻璃管管内的长度是1997mm,外面的玻璃管管内的长度是3994mm,只要测得进入空玻璃管内水的高度h,根据筒内气体的压强等于外界大气压与水柱压强之和,以及玻意耳定律,就可计算出外界大气压强的值。计算公式为:p0 =(3994- h)×(1997- h)÷(13.6h)
(p0和h的单位分别为mmHg和mm)
下面是在不同日期和时间测得进入管内水的高度实测值与理论值的对照表(其中,h1为理论值,h2为实测值; p0为苏州市气象局政务网站整点提供的实时值)
表一:不同日期不同时间实测值与理论值对照表
№
p0
(mmHg)
h1
(mm)
h2
(mm)
h2–h1
(mm)
Date AM
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大气压强实验范文3
1.知识与技能
(1)通过实验观察,体验大气压强是客观存在;
(2)了解测量大气压强的实验―托里拆利实验;
(3)了解大气压强的大小和单位。
(4)了解大气压强与体积、高度、沸点、天气的变化关系。
(5)了解生活中利用大气压的实例.
2.过程和方法
(1)通过观察一些实验现象感知大气压强的客观存在.
(2)通过一些实验感知大气压强的值很大.
(3)感知人类对大气压强的利用.
3.情感态度和价值观
(1)培养实事求是的科学态度.
(2)通过对大气压应用的了解,使学生认识到科学技术对人类生活的影响.
(3)通过对大气压强的认识,使学生领略大自然的神奇和美妙。
重点:大气压强的存在和大气压强的测定
难点:理解活塞式抽水机和离心式水泵的工作过程
仪器材料:易拉罐、针筒、茶杯、硬纸片、大、小试管、砝码、活塞式抽水机模型、
离心式水泵模型、托里拆利实验录像带、抽水机和离心泵电脑动画
教学方法:讲授法、学生分组实验、讨论相结合、演示实验、自学法
情境创设、引入课题
模拟马德堡半球实验,引出课题
导学过程
一、体验大气压强的客观存在
1、阅读教材68页内容,用笔画出重点词和句子。观察8―22的四幅图,思考:
1、观察到了什么现象?
2、说明了什么?
3、大气压强产生的原因是什么?
2、合作探究,学生分组实验,实验完后,讨论上述问题。5分钟后小组演示、分析、总结出结论。
可见,和液体一样,空气内部各个方向也都存在 。这种压强称为 ,简称大气压或气压
3、讨论:大气压强产生的原因是什么?
1.产生原因:1)由于空气有质量,会受到 的作用
2)具有 性
浸在大气中的物体都受到大气产生的 ,大气内部向 方向都有压强。
二、大气压强的测定
1、提出问题:大气压有多大呢?如何能测出大气压的值?
简要介绍科学家托里拆利.
放录像:托里拆利实验,同时思考:他是如何测出大气压的值的?
看完后,请同学们讨论以下问题:
(1)水银柱下降到760为什么不再下降了?
分析:玻璃管内水银柱上方是 ,而管外水银槽面上受到大气压强的作用,正是 支持着管内760毫米高的水银柱,
也就是说此时大气压强跟760毫米高的水银柱产生的压强相等。
(2)如何计算大气压的值?
根据液体压强P=ρgh,计算76cm高水银柱产生的压强是多大?(ρ水银=13.6×103Kg/m3)
P气=P水银
=ρ水银gh
=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m
=1.013×105Pa
1标准大气压(P0)= mmHg= Pa
(3)、如果玻璃管倾斜,会影响结果吗?为什么?
(4)、改用粗一些或细一些的玻璃管,会影响结果吗?
(5)、如果漏进去一些空气,会影响结果吗?为什么?
三、大气压强的变化
1.阅读教材70页“科学窗”内容,完成下列问题:
(1)、气压计是用来测量 的仪器。
(2)、气压计分为 气压计和 气压计,又叫 气压计。
(2)、分组实验:用手指堵住注射器前端小孔,另一只手压活塞,有何感觉?再用手向外拉活塞,又有何感觉?
得出结论:在温度不变的条件下,一定质量的气体,体积减小它的压强就 ,体积增大它的压强就 。
(3)、大气压与高度、天气的关系
出示幻灯片,学生思考,得出结论:
①、高度越高,气压越 ,高度越低,气压越 。
②、天气晴朗气压 阴雨天气气压 ;夏天气压低,冬天气压高。
(4)、大气压与沸点的关系
液面上的气压越高,液体的沸点越 ;反之,气压越低,液体的沸点越 。
四、大气压的应用
⑴:大气压在我们日常生活、生产中有哪些应用?
引导学生看课本图8―28,思考后进行解释。
⑵:大气压还有一个重要的应用,活塞式抽水机和离心式水泵.
演示抽水机的连续抽水动作
用电脑动画演示活塞式抽水机的分步工作过程
学生填图8―29,了解活塞式抽水机的工作原理
演示实验,演示能够连续工作的离心式水泵.
然后再用电脑动画模拟分步工作过程.
思考:为什么工作前要将入水管和水泵内充满水?
本节小结:本节课我们学到了什么?还有什么疑惑?
五、当堂测评
1.登山运动员徒手攀登海拔较高的山峰,在继续攀登海拔4000m以上高度时,尽管经过充足的休息后再爬,但是越往上爬越感觉到乏力,出现头晕、耳鸣和恶心等现象,其主要原因( )
(A)山峰陡峭,人体能量消耗大 (B)高处气温太低
大气压强实验范文4
一、用水银气压计测量大气压
水银气压计的优点是测量结果精确,缺点是携带不方便.水银气压计是根据托里拆利实验的原理制成的.
托里拆利实验装置和步骤如图1所示.在1m长玻璃管中灌满水银后,倒插在水银槽里,在重力作用下水银柱下降,在玻璃管内部的上端形成真空,由于大气压强,水银柱下落一定距离后停止.测量出水银柱高度,便可测算出大气压.
若在1个标准大气压下,测得玻璃管中水银柱竖直高度是76cm,那么1个标准大气压强就相当于76cm高水银柱所产生的压强,大小是p0=ρ汞gh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg
×0.76m=1.013×105Pa.
托里拆利实验中,你思考过下列问题吗?
①玻璃管中的水银柱下落一定距离后为什么会停止?
解答:由于存在大气压强p0,根据二力平衡可知,大气对水银柱向上的压强等于水银柱自身重力产生的向下的压强.
②如果玻璃管没有竖直放置,玻璃管中的水银柱长度会变化吗?
解答:在1个标准大气压下,玻璃管中的水银柱长度会大于76cm,但玻璃管中水银面到水银槽中的水银面的竖直高度还是76cm.
③托里拆利实验中水银柱的高度与玻璃管粗细、上提、下压是否有关?
解答:根据p=ρgh,液体压强只与液柱的高度有关,所以玻璃管的粗细、上提、下压、倾斜均不影响水银柱的高度.
④水银有毒,水无毒,为什么还要选择水银来做实验,而不选用水呢?
解答:因为1个标准大气压可以支持约10m高的水柱,实验用的玻璃管太长,实验操作不方便,所以不用水来做实验.
二、用注射器测量大气压
用注射器测量大气压,此方法的优点是测量安全、方便,缺点是测量结果不精确.
1.实验器材:2mL的注射器一支、弹簧测力计一个、刻度尺一把.
2.实验原理:二力平衡(活塞受到的拉力和大气压力二力平衡);
3.实验步骤与注意事项:①把注射器的活塞推到注射器筒的底端,目的是排尽筒内的空气,然后,用蜡或橡皮帽封住注射器的小孔.②如图2所示,用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部,使绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右缓慢地拉动注射器筒,要注意的是,当注射器中的活塞刚开始滑动时,记下弹簧测力计的示数(即为大气对活塞的压力)F.③用刻度尺测出注射器的全部刻度的长度L,用注射器的容积V除以这个长度,计算出活塞的横截面积S,S=V/L.④由p=F/S计算出此时大气压的值.
4.实验数据记录表格:(根据表格中的数据,你能计算出大气压吗?)
5.实验分析:测出的大气压强的值出现误差的可能原因?
解答①筒内空气没有完全排尽,这种原因会导致大气压的测量值偏小;②注射器的活塞与筒壁间的摩擦,这种原因会导致大气压的测量值偏大.
例1小宇利用注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材测量大气压强的值.实验步骤如下:(1)把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用橡皮帽堵住注射器的小孔,这样做的目的是.
(2)如图3所示,用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部,使绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞时,记下弹簧测力计的示数为8.1N.
(3)用刻度尺测出注射器的全部刻度的长度为cm,计算得到活塞的横截面积为cm2.
(4)计算得到大气压强的数值为Pa.
(5)小宇了解到班内同学的实验误差普遍较大,有的偏大,有的偏小.请分析,该实验结果偏大的原因可能是.
解答(1)保证筒内尽可能没有空气,使筒内气压与大气压相比可以忽略.(2)刚开始滑动时.(3)6.00cm;0.75cm2.(4)1.08×105.(5)注射器的活塞与筒壁间的摩擦.
三、用吸盘测量大气压
用吸盘测量大气压,此方法的优点是操作简单,缺点是测出的大气压不是很精确.
例2为了估测大气压究竟有多大,某小组同学合作进行了如图4的实验:①将蘸水的塑料吸盘按在光滑水平板面上,挤出里面的空气;②用弹簧测力计钩着吸盘挂钩缓慢往上拉,直到吸盘脱离板面;③记录刚刚拉脱时弹簧测力计的读数,这就是大气对吸盘的压力;④再设法量出吸盘与水平板面的接触面积,然后算出大气压.
(1)将吸盘蘸水后再按在光滑水平板面上,其目的是为了.
(2)从原理上讲,本实验测算大气压的方法是否可行?答:.
(3)如果实验中所用弹簧测力计的量程为5N,吸盘与水平板面的接触面积为10cm2,请你通过计算,说明他们是否能测算出大气压,为什么?(1标准大气压为1.0
×105Pa)
(4)要估测出大气压,你认为本实验中对主要实验器材有什么要求?
解答(1)密封性更好;(2)依据二力平衡原理,可行;(3)100N;根据标准大气压算出的拉力远大于弹簧测力计的量程,故不可能用量程为5N的弹簧测力计测算出大气压;(4)答题要点:①要选用大量程的弹簧测力计;②要选择面积(或直径)更小的吸盘.
例3在测定大气压的实验中,因缺少大量程的弹簧测力计,小明设计了如下实验,如图5所示.
①将蘸水的塑料挂钩吸盘按压在光滑水平的玻璃板上,挤出塑料吸盘内的空气,测出吸盘的直径为d;
②将装有适量细沙的小桶轻轻地挂在吸盘的塑料挂钩上;
③用小勺轻轻地向小桶内加沙,直到塑料吸盘刚好脱离玻璃板,用天平测出这时小桶和沙的总质量为m.
请问:(1)吸盘脱离玻璃板时,若不计塑料挂钩的质量,空气对塑料吸盘的压力大小是:,测得大气压数值的表达式是p大气压=.(2)实验中误差产生的主要原因是(写出一条即可):.
解答(1)mg,4mg/πd2;(2)吸盘内空气没完全排尽,或塑料吸盘将要脱离玻璃板时加沙量偏大,或天平的读数不准确.
四、用金属盒气压计测量大气压,还能间接测量海拔高度.
金属盒气压计又叫无液气压计,如图6,它的优点是携带方便,缺点是测量结果不十分精确.若金属盒气压计上标的不是大气压,而是对应的高度值,那么金属盒气压计可改装成航空、登山用的高度计.
我们也可以用注射器测量大气压,再根据测量的大气压值估算出当地的海拔高度.
例4同学们参与测量花果山高度的实践活动,查资料知道在竖直方向每升高10m大气压强减小Δp,且山下的大气压强为p0.于是他们随身携带了注射器(有刻度部分的容积为V)、弹簧测力计、细线、刻度尺等.到达山顶后,他们首先排尽针筒内的空气并用橡皮帽封住其小孔,进行了如图7所示的实验.(实验中针筒与活塞之间的摩擦不计)
(1)为了测量山顶的大气压强,你认为实验中应测出的物理量有(物理量的名称和相应的符号);
(2)山顶的大气压强p=(表达式);
(3)花果山的高度h=.
大气压强实验范文5
喷泉实验是一个富有探索意义的实验,在高中化学教学中具有相当重要的地位.其实验的要求是:①装置气密性良好;②所用气体能大量溶于所用液体或气体与液体快速反应.实验的基本原理是使烧瓶内外在短时间内产生较大的压强差,利用大气压将烧瓶下面烧杯中的液体压入烧瓶内,在尖嘴导管口形成喷泉.
一、喷泉实验成功的条件及装置的改进
当挤出胶头滴管内的少量水后,喷泉现象就随即产生.其原理就是利用大量氨在少量水中的溶解,使烧瓶内的气体压强与大气压强产生足够大的压强差,从而形成了喷泉.
在中学化学中,某些物质在溶液中进行化学反应时有气体产生,使装置内的气体压强增大,这就为我们设计新的喷泉实验提供了新的思路,即利用化学反应设计喷泉实验.当烧瓶内的气体压强大于大气压强时,喷泉实验的装置可设计成如下图所示:
二、倒吸现象的预防
倒吸现象是中学化学实验中的一种常见现象.这是由于在实验过程中加热的不均匀或某种气体的溶解造成装置内气体压强降低,从而产生倒吸现象,其本质原因与喷泉现象相同.为了防止倒吸现象的发生,最有效、最根本的方法就是向装置内补充气体,以消除压强差,这是预防倒吸现象发生的重要思想方法.通常采用的措施是在实验装置的适当位置安装如图6的防倒吸装置(当然还有其它的合理装置),如果进入的空气会与装置内的气体发生反应或影响所制取的气体的纯度,则可选用图7的防倒吸装置.当装置内压强减小时,空气会及时向装置内补充,使压强差得以消除,从而避免倒吸现象的发生.
大气压强实验范文6
一、喷泉实验形成的原理
喷泉实验是一种宏观的液体喷涌现象,既有天然的,也有人为的它的形成主要是因为容器内外存在较大的压强差在这种压强差的作用下,液体快速流动,通过带有尖嘴的导管喷出来,即形成喷泉
二、喷泉实验形成的条件分析
从原理上分析使容器内外产生较大的压强差是形成喷泉的重要条件,通常有以下两种请况
压强内小外大
即容器内压强迅速减小,与容器外形成较大的压强差一般是容器内的气体极易溶于水或容器内气体易与溶液中的溶质发生化学反应因此当外部的水或溶液接触容器内气体时,由于气体大量溶解或与溶液中的溶质发生化学反应,使容器内气体迅速减少,从而使容器内气压迅速降低,在这种压强差的作用下外部液体迅速进入容器,通过尖嘴导管喷出,形成喷泉根据喷泉形成的过程和原理,下表中的气体与吸收剂作用就能形成喷泉
2压强内大外小
即容器内压强增大,与容器外形成较大的压强差容器内液体由于受热挥发(如浓盐酸、浓氨水、酒精等易挥发液体)或由于发生化学反应,容器内产生大量气体,使容器内压强迅速增大,促使容器内液体迅速向外流动,从而形成喷泉如喷雾器、人造喷泉等就是利用这个原理形成的
三、喷泉实验成败的三个关键
气体在吸收剂中被吸收的既快又多
如上表中所列气体与吸收剂作用,均能使容器内气体迅速被吸收并导致容器内压强减小,而引发喷泉或容器内产生大量气体又快又多,使容器内压强迅速增大,而引发喷泉
2装置气密性要好
只有良好的气密性,才能保持容器内外已形成的较大的压强差,促使液体快速流动,才能保证喷泉的形成装置气密性差,使容器内外的压强差减小,则不能形成喷泉
3烧瓶中气体的纯度大,浓度足够高
为此收集气体时,特别是极易溶于水的气体,烧瓶必须干燥,用排空气法收集前最好先干燥再收集,且气体的量要充足,才能保证气体的浓度大对某些在水中溶解度不大的气体,也可用排饱和溶液法收集,(如Cl2、SO2、CO2等)但气体无法干燥,由于气体浓度大,吸收剂吸收的快,也可引发喷泉
四、喷泉实验典型例题解
喷泉实验原理与形成的考查
例 据图回答下列问题
()图为中学教学中所用的喷泉实验装置在烧瓶中充满干燥气体,胶头滴管及烧杯中分别盛有液体,下列组合中不可能形成喷泉的是(填序号)
(2)某学生积极思考产生喷泉的其它办法设计图2所示的装置在图2的锥形瓶中,分别加入足量的下列物质,反应后可能产生喷泉的是(填序号)
ACaCO3和稀2SO4
BN4CO3和稀Cl
CZn和稀Cl
在图2锥形瓶外放一水槽,锥形瓶中加入酒精,水槽中加入冷水后,再加入足量的下列物质结果也产生了喷泉,水槽中加入的物质可以是
A浓2SO4 B食盐 C硝酸铵 D硫酸铜
加入该物质能产生喷泉的原因是
(3)比较图和图2的两套装置,从产生喷泉的原理分析,二者的不同点在于
解析 ()中Cl和N3极易容于水、CO2与NaO反应均使烧瓶内压强迅速减小,烧瓶内外形成较大的压强差,故A、C、 D能形成喷泉,而B中Cl2在水中的溶解度不大不能使烧瓶内压强迅速减小,故Cl2和2O不能形成喷泉,故选B
(2)图2锥形瓶中,N4CO3与稀Cl、Zn和稀Cl反应产生大量气体,均可使锥形瓶内压强增大,可形成喷泉,而CaCO3和稀2SO4产生的CO2有限,最终反应停止,不能使锥形瓶内压强迅速增大,故不能形成喷泉故选B、C
瓶外水槽中的冷水中,加入食盐和CuSO4均不能使冷水的温度有所变化,加入N4NO3使冷水温度更低,也不能促使酒精挥发,而加入浓2SO4时,因溶解放出大量的热,使乙酸挥发,瓶中压强增大,而形成喷泉,故选A
(3)和2形成喷泉的不同处是中压强内小外大,2中是压强内大外小
2气体的制取与喷泉实验操作的的联合考查
例2 制取氨气并完成喷泉实验(图中夹持装置均已略去)
()写出实验制取氨气的化学方程式:
(2)收集氨气应使用法,要得到干燥的氨气可选用做干燥剂
(3)如图3装置进行喷泉实验上部烧瓶已装满干燥氨气引发水喷发的操作是该实验的原理是
(4)如果只提供如图4的装置,说说所引发喷泉的方法:
()某学生试图用图3做喷泉实验,结果失败试分析实验失败的原因
解析 近年来高考试题加强了对学生实验能力的考查本题将氨水的制取、喷泉实验的操作及对实验结果的分析评价,能较好地考查学生的实验操作能力和应用知识能力
答案 ()2N4Cl+Ca(O)2CaCl2+2N3+22O
(2)向下排空气法、 碱石灰
(3)打开止水夹、挤出胶头滴管中的水、氨极易溶解于水、使烧瓶内压强迅速减小
(4)打开止水夹,用手(或热毛巾)将烧瓶捂热,氨气受热膨胀,赶出玻璃管内的空气,氨气与水接触,即发生喷泉()实验失败的原因可能有①收集氨气时空气未排尽②装置漏气③烧瓶潮湿④滴入烧瓶里的水太少
3喷泉实验与物质性质联袂考查
例3 A是一种白色晶体,它与浓NaO溶液共热, 放出无色气体B用圆底烧瓶收集干燥的B,按图所示装置仪器挤压滴管的胶头时,可得蓝色喷泉;A与浓2SO4微热,放出无色气体C用圆底烧瓶收集干燥的C,仍按图所示装置实验,
4喷泉实验与化学计算联袂考查
例4 在标准情况下,在三个干燥的烧瓶内分别装有干燥纯净的N3、含一半空气的Cl气体、NO2和O2的混合气体[V(NO2)∶V(O2)=4∶7]然后分别做喷泉实验,三个烧瓶中所得溶液的物质的量浓度之比为
A2∶∶2 B∶∶4 C∶∶ D无法确定
解析 N3、Cl溶于水后,溶液的体积即是溶解的气体体积故c=
故选答案B