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2019年(秋)六年級生物上冊 4.3《氣壓》教案 上海版 【實習目的】 通過實習了解測量氣壓的常規(guī)儀器及其構造原理，掌握氣壓的觀測方法及氣壓觀測記錄的訂正方法。 【實習儀器】 動槽式水銀氣壓表、空盒氣壓表、自記氣壓計等。 【實習內容】 一、氣壓的觀測 氣壓是指作用在單位面積上的大氣壓力，即等于單位面積上向上延伸到大氣上界的垂直空氣柱的重量。氣壓以百帕（hPa）為單位，測量時精確到0.1hPa。 測量氣壓的儀器主要有水銀氣壓表、空盒氣壓表、氣壓計、電測氣壓傳感器。通常用水銀氣壓表來測量氣壓，用氣壓計來連續(xù)記錄氣壓的變化，進行野外觀測時通常使用空盒氣壓表。電測氣壓傳感器主要有振筒式氣壓傳感器和膜盒式電容氣壓傳感器，用于氣壓的自動觀測。 以下主要介紹在常規(guī)地面氣象觀測及其它氣壓觀測中廣泛使用的水銀氣壓表、空盒氣壓表和氣壓計的構造原理及使用方法。 （一）水銀氣壓表 常用的水銀氣壓表有動槽式水銀氣壓表和定槽式水銀氣壓表兩種，均是根據托里拆利原理制成。水銀氣壓表主要由水銀柱內管、含讀數標尺的外套管、水銀槽三部分組成，如圖4-1所示。 圖4-1 動槽式水銀氣壓表和定槽式水銀氣壓表 水銀氣壓表安裝在溫度少變，光線充足的室內，垂直懸掛，并避免陽光直接照射。 1．動槽式水銀氣壓表 動槽式水銀氣壓表又被稱為福丁式水銀氣壓表，水銀柱內管是一根直徑約8mm，長約900mm的玻璃管，頂端封閉，底端開口，管內灌滿純凈水銀后開口端插入水銀槽內，在玻璃管的上部形成一段真空。 外套管用黃銅制成，其作用是保護和固定水銀柱內管，并且在外套管上刻有標尺刻度，用于測定水銀柱頂端的高度。套管上部前后都開有長方形窗孔，可以直接觀測到水銀柱內管中水銀柱的頂端。正面窗孔的右側有刻度標尺，窗孔裝有游尺，轉動右側的游尺調整螺旋可以使游尺上下移動。在外套管的中部裝有一支附屬溫度表，簡稱附溫表，用來測量氣壓表表身的溫度。外套管的下端與水銀槽連接。 水銀槽分上、下兩部分，中間有一個玻璃圈，通過玻璃圈可以看見槽內水銀面。水銀槽上部有一個上木杯，木杯上部用羊皮囊與水銀柱內管包扎聯(lián)結，上木杯下面有一個針尖朝下的象牙針，以象牙針尖作為氣壓表刻度尺的基點。水銀槽下部有一個下木杯，木杯下面包扎有一個圓袋狀的羊皮囊，用來盛裝水銀，羊皮囊用木托托住，借助水銀槽底部的水銀面調整螺旋可以升降羊皮囊，使水銀槽內的水銀面恰好與象牙針尖接觸。 動槽式水銀氣壓表的觀測方法如下： ①讀取附屬溫度。觀測附屬溫度表，讀數精確到0.1℃。 ②調整水銀槽內水銀面。調整時旋動水銀槽底部的水銀面調整螺旋，使水銀面自下而上緩慢地升高，直到象牙針尖恰好與水銀面相接，水銀面上既無小渦，也無空隙。 ③調整游尺與讀數。旋動游尺調整螺旋，先使游尺稍高于水銀柱頂，再慢慢下降游尺，直到游尺環(huán)的前后下緣與水銀柱凸面頂點剛剛相切。此時，游尺下緣零線所對標尺的刻度即為整數讀數，再從游尺刻度線上找出一根與標尺上某一刻度相吻合的刻度線，則游尺上這根刻度線的數字就是小數讀數。 ④降低水銀面。讀數后，旋動水銀槽底部的水銀面調整螺旋來降低水銀面，使水銀面離開象牙針尖約2～3mm。 2．定槽式水銀氣壓表 定槽式水銀氣壓表又被稱為寇烏式水銀氣壓表，定槽式水銀氣壓表的構造與動槽式水銀氣壓表大體相同，由水銀柱內管、含讀數標尺的外套管、水銀槽三部分組成，所不同之處是刻度尺零點位置不固定，槽部無水銀面調整裝置，采用補償標尺刻度的辦法，以解決零點位置的變動。 定槽式水銀氣壓表的觀測方法如下： ①觀測附屬溫度表，讀數精確到0.1℃。 ②用手指輕擊氣壓表表身。 ③調整游尺與讀數，旋動游尺調整螺旋，使游尺環(huán)的前后下緣與水銀柱凸面頂點剛剛相切，并進行讀數。 3．水銀氣壓表的讀數訂正 水銀氣壓表的讀數需要按照儀器差訂正、溫度差訂正、重力差訂正的順序進行訂正，將其訂正為器差為0mm、溫度為0℃，緯度為45，重力場高度為平均海平面的標準條件下的氣壓值，即本站氣壓。 （1）儀器差訂正 由于水銀氣壓表本身的誤差而造成的偏差稱為儀器差。儀器差訂正時，根據氣壓觀測讀數值，在水銀氣壓表的儀器差訂正表上查出相應的器差訂正值，與氣壓讀數相加得到的代數和，即為經過儀器差訂正后的氣壓值。 （2）溫度差訂正 水銀氣壓表的標尺刻度是以0℃時為標準的，即使氣壓保持不變，當溫度變化時，水銀的密度也隨之改變，同時測量水銀柱高度的黃銅標尺的長度亦會發(fā)生脹縮，并且水銀和黃銅標尺的膨脹系數是不同的，由此而引起的誤差稱為氣壓溫度器差。由于水銀的膨脹系數大于黃銅，因此當溫度高于0℃時，訂正值為負，溫度低于0℃時，訂正值為正。溫度差訂正時，用經過儀器差訂正后的氣壓值和附屬溫度值，從《氣象常用表》（第二號）第一表上查取溫度差訂正值，用經過儀器差訂正后的氣壓值和溫度差訂正值相加得到的代數和，即為經過溫度差訂正后的氣壓值。 （3）重力差訂正：水銀氣壓表是以緯度為45的海平面上的重力加速度為標準的，不同緯度、不同海拔高度的重力加速度不同，這種因重力不同而引起的偏差，稱為重力差。重力差訂正包括緯度重力差訂正和高度重力差訂正兩個方面。 緯度重力差訂正：由于地球的極半徑小于赤道半徑，從而使得重力加速度隨緯度的增加而增大，因此當緯度大于45時，訂正值為正，緯度小于45時，訂正值為負。緯度重力差訂正時，用經過溫度差訂正后的氣壓值和當地緯度值，從《氣象常用表》（第三號）第一表上查取緯度重力差訂正值。 高度重力差訂正：由于重力加速度隨海拔高度的增加而減小，因此當海拔高度高于海平面時，訂正值為負，低于海平面時，訂正值為正。高度重力差訂正時，用經過溫度差訂正后的氣壓值和當地海拔高度值，從《氣象常用表》（第三號）第二表上查取高度重力差訂正值。 緯度重力差訂正值和高度重力差訂正值相加得到的代數和，即為重力差訂正值。用經過溫度差訂正后的氣壓值和重力差訂正值相加得到的代數和，即為經過重力差訂正后的氣壓值，稱為本站氣壓。 例：水銀氣壓表的氣壓讀數P=765.55mm，附屬溫度ｔ=12.5℃，當地緯度φ=30，海拔高度h=50m，求本站氣壓。 氣壓讀數：765.55mm 儀器差訂正值： -0.05mm ［儀器檢定證上的器差訂正表］ 765.55+（-0.05）=765.50mm 溫度差訂正值：-1.56mm ［《氣象常用表》(第二號)］ 765.50+（-1.56）=763.94mm 緯度重力差訂正值：-1.01mm ［《氣象常用表》(第三號)］ 高度重力差訂正值：-0.01mm ［《氣象常用表》(第三號)］ 重力差訂正值：(-1.01)+(-0.01)=-1.02mm 本站氣壓：763.94+(-1.02)=762.92mm 將氣壓的單位由mm汞柱換算為hPa： 762.92mm=1017.2 hPa [《氣象常用表》(第二號)] 4．海平面氣壓訂正 本站氣壓只表示當地海拔高度上的大氣壓強。氣象上為了比較各地氣壓的大小，分析水平氣壓場，必須將各地的本站氣壓統(tǒng)一訂正到海平面上，這種訂正稱為海平面氣壓訂正或高度差訂正，訂正后的氣壓稱為海平面氣壓。 海平面氣壓（P0）= 本站氣壓值（Ph）+ 高度差訂正值（C） （1）海拔高度低于15.0m時，高度差訂正值為 式中：h為當地海拔高度；t為當地年平均氣溫。 （2）當海拔高度達到或過15.0m時，高度差訂正值的計算方法如下： ①計算空氣柱平均溫度 式中：tm為空氣柱平均溫度；t為觀測時的氣溫；t12為觀測前12小時的氣溫；h為當地海拔高度。 ②用tm和h，由《氣象常用表》（第三號）第四表查算出M值。 ③用本站氣壓Ph 和M值計算出高度差訂正值，計算公式為 （二）空盒氣壓表 空盒氣壓表又稱固體金屬氣壓表、變形氣壓表或彈性壓力表，如圖4-2所示，空盒氣壓表是一種便攜式的氣壓觀測儀器，便于攜帶和使用，適于野外觀測使用。 圖4-2 空盒氣壓表 空盒氣壓表利用金屬空盒的彈性力與大氣壓力相平衡的原理制成，由感應部分、傳遞放大部分和指示部分構成。 感應部分是一個或一組有彈性的密閉圓形金屬空盒，金屬空盒內近似真空，盒的兩面都有圓形波紋，用以增大金屬空盒的彈性。氣壓增大時，盒面內凹，氣壓減小時，盒面外凸。空盒的一端固定在底座上，另一端與傳動放大部分連接。傳遞放大部分由傳動桿、水平軸、拉桿、游絲等部件組成，將感應部分的微小變形進行傳遞放大1000倍以上，并帶動指針偏轉。指示部分由指針、刻度盤和附屬溫度表組成，根據指針在刻度盤上位置，即可讀得當時的氣壓值。附屬溫度表用于讀取附屬溫度。 空盒氣壓表的觀測及訂正方法如下： ①觀測附屬溫度表，讀數精確到0.1℃。 ②用手指輕擊空盒氣壓表表面。 ③待指針靜止后，讀取指針所指示的氣壓值，讀數精確到0.1hPa。 ④刻度訂正：刻度訂正是為了消除空盒氣壓表的刻度誤差。對照氣壓讀數值在空盒氣壓表檢定證中查出刻度訂正值，用氣壓讀數值和刻度訂正值相加得到的代數和，即為經過刻度訂正后的氣壓值。 ⑤溫度訂正：溫度訂正是為了消除溫度的變化對金屬空盒的影響，在空盒氣壓表檢定證中查出溫度變化1℃時的氣壓訂正值，與附屬溫度值相乘得到溫度訂正值，再用經過刻度訂正后的氣壓值和溫度訂正值相加得到的代數和，即為經過溫度訂正后的氣壓值。 ⑥補充訂正：補充訂正是為了消除空盒氣壓表的殘余變形引起的誤差。在空盒氣壓表檢定證中查出補充訂正值，用經過溫度訂正后的氣壓值和補充訂正值相加得到的代數和，即為實際的氣壓值。 （三）氣壓計 氣壓計又被稱為自記氣壓計、空盒氣壓計，是自動、連續(xù)記錄氣壓變化的儀器。由感應部分（金屬彈性膜盒組）、傳遞放大部分（桿杠）和自記部分（自記鐘、筆擋、自記筆、自記紙）組成，如圖4-3所示。 圖4-3 氣壓計 氣壓計的感應部分通常由5～7個空盒串接而成，其感應原理與空盒氣壓表相同。空盒的底軸固定在雙金屬片上，雙金屬片用以補償溫度變化對空盒變形的影響。氣壓計的傳遞放大部分和自記部分與雙金屬片溫度計基本相同。 由于自記鐘筒走時的快慢，感應部件反應的滯后，傳遞機械的摩擦等原因，氣壓自記紙上的讀數往往存在誤差，需要進行時間訂正和讀數訂正，訂正方法與雙金屬片溫度計、毛發(fā)濕度計相同。 附送： 2019年(秋)六年級生物上冊 4.4《物體的沉浮》教案 上海版 一、教材分析 本節(jié)課的教學內容是人教版八年級下冊第十章第三節(jié)《物體的浮沉條件及其應用》第一課時，教學對象：八年級學生。《課程標準》對本節(jié)課的要求是：讓學生知道物體的沉浮條件及其應用。從這節(jié)課教材的地位來看，它是學生運用浮力知識，分析解決實際問題，使浮力知識在這節(jié)課中得以升華與拓展。本節(jié)課是建立在上一節(jié)阿基米德原理的基礎上，通過實驗探究讓學生觀察乒乓球在清水和鹽水中的浮沉現象；通過簡單的受力分析讓學生加深對物體浮沉現象的認識，知道物體在不同狀態(tài)下對應的浮力與重力大小關系，從而得出物體浮沉條件；引導學生運用控制變量法分析出改變物體浮沉兩種的方法；通過實驗演示和講授可以幫助學生弄清楚輪船、潛水艇、氣球與飛艇的工作原理。 二、學情分析 由于這節(jié)課教學對象是八年級學生，他們的好奇心和求知欲都很強，因此在教學過程中需要注意激發(fā)學生的學習興趣。從知識儲備上看，學生已經學習了受力分析、二力平衡、阿基米德原理和浮力等相關知識。雖然他們在生活中已經對常見的物體的浮沉現象有了大致了解，但是畢竟沒有經過系統(tǒng)學習，難免會有一些潛在的模糊的甚至是錯誤的意識，比如：物體的浮沉狀態(tài)究竟有哪些？物體浮沉條件是怎樣的？是不是重的物體就一定會下沉，而輕的物體就一定會上浮等等。而這些問題如果不解決就會一直困擾著學生。因此在教學中我設計了較多的能體現學生的主體地位的活動，如：讓他們多動手實驗，多觀察現象，留給他們足夠多的時間去思考，真正幫助學生糾正認知上的錯誤，理解他們所學的知識。 三、教學目標 1、知識與技能 （1）知道物體的浮沉是由物體在液體中所受浮力與重力的大小關系決定的； （2）知道F?。糋，F?。綠，F浮=G這三個表達式的含義。能綜合運用阿基米德原理、二力平衡等知識來討論浮沉條件。 （3）知道輪船、潛水艇、氣球和飛艇的工作原理。 2、過程與方法 （1）通過實驗探究和受力分析，得出物體的浮沉條件； （2）通過對演示實驗的觀察和分析，了解輪船是怎樣浮在水面上的以及浮力的其他應用。 3、情感態(tài)度與價值觀 （1）初步認識科學技術對社會發(fā)展的影響； （2）初步建立應用物理知識解決實際問題的意識。 四、教學重、難點的確定 重點確定： 物體的沉浮現象學生雖然在生活中常見，但對物體的浮沉現象和浮沉條件并不一定清楚明白，而這個結論又是本節(jié)課的后續(xù)教學基礎，因此把物體的浮沉現象及學生對浮沉條件理解定為本節(jié)課重點；說到輪船的工作原理，學生也是略知一，但對輪船為什么能漂浮以及排水量的知識都存在認識誤區(qū)，因此把輪船工作原理就定為本節(jié)課的第二個重點。 難點的確定： 由于物體的沉浮條件內容較多，如果學生對此理解不到位，就會直接影響到本節(jié)課的后續(xù)教學內容浮力應用的學習，所以把學生對該條件的理解確定為本節(jié)課的教學難點；而學生在學習輪船、潛水艇的工作原理時，由于涉及到對前面所學知識的綜合運用，這可能會造成學生思維上的混亂，因此把這部分知識也定為本節(jié)教學的難點。 五、教法： 采用學生探究和教師演示實驗法、講授法和談話法相結合的教學方法。 五、教學策略設計 本節(jié)課在教學的指導思想上，始終堅持“教師為主導，學生為主體”的原則，通過教師創(chuàng)設問題情境和有效的設問引導，讓學生親歷物理知識的構建過程； 在教學方法和手段上，采用學生實驗探究與教師、學生演示實驗相結合、觀察實驗現象與作圖受力分析相結合，歸納與比較詳解、物理理論知識與生活實際等多種方法，并輔以多媒體等手段，把教學過程設計成以學生對浮沉現象認識的實驗探究為切入點，以觀察實驗和已有知識為基礎，以問題為主線的師生對話交流的過程； 在學法指導上，讓學生嘗試自己觀察思考、描述實驗現象，分析概括，得出結論；使學生在獲取知識過程中，領會物理學的研究方法，受到科學思維方法訓練以及協(xié)作精神、探索精神等情感態(tài)度價值觀教育。 六教具：多媒體課件、玻璃水槽一個，自制潛水艇模型，等體積的鋁片兩個，盛液筒1個，水適量，氣球和氫氣球各一個 學具：分組實驗：15組，每組：200毫升和50毫升各1個，玻璃棒1個，鹽60克，一次性紙杯1個，裝適量沙子的乒乓球 1個，水適量 七、教學流程圖 知識回顧 漂浮、懸浮、下沉、上浮 創(chuàng)設情景 導入新課 引出問題：物體的浮沉條件及應用 完成對乒乓球浸沒在清水和鹽水中的浮沉現象觀察實驗探究； 觀察感知浮沉現象 講授新課： 一、物體的浮沉條件 浮沉條件 利用多媒體課件來對浸沒在液體里的物體進行受力分析 比較懸浮和漂浮；下沉和沉在容器底部的異同點 實驗探究 總結規(guī)律 總結物體的浮沉條件； 1、G不變，F浮改變； 演示實驗得出輪船原理（老師做） 二、如何改變物體的浮沉條件 2、F浮不變G改變；演示實驗：潛水艇模型的浮沉(學生做) 1、輪船:工作原理、排水量、漂浮、浮力大小不變且等于重力 F浮不變G改變；演示實驗：潛水艇模型的浮沉(學生做) 2、潛水艇：演示實驗，分析在水面下時浮力與重力的變化 F浮不變G改變； 三、物體的浮沉條件的應用 3、氣球和飛艇：演示對比實驗，原理-ρ物<ρ空氣， F浮>G物 （1）原理 八、教學過程設計 教學環(huán)節(jié)和教學內容 教師活動 學生活動 設計意圖 一、知識回顧：阿基米德原理及表達式 二、創(chuàng)設情境，引入課題 先向學生展示先向學生展示四張不同物體浮沉的圖片，其中一張是關于潛水艇的照片。讓學生說出它們的浮沉情況. 教師傾聽，必要時幫助糾錯 問：潛水艇這么一個龐然大物，卻能自由地上浮與下沉，同學們想知道它的浮沉原理嗎？提出問題：為什么這些物體的浮沉情況不一樣？并繼而提出：物體的浮與沉是由什么因素決定的呢？從而引出本節(jié)課的主題：物體的浮沉條件及應用。 積極思考，回答問題 觀察 好奇 興奮 思考 回答 為后面改變浮力大小變化以及輪船從海里到河里，排開液體體積等問題的解決提供必備的知識 用貼近時事和生活的例子引入課題，提出要解決的問題，激發(fā)學生學習興趣。 三、講授新課： 一、物體的浮沉條件 1、實驗探究： 按照幻燈片的圖示，完成對裝有適量沙子乒乓球浸沒在清水、鹽水中的浮沉現象觀察實驗探究； 結合多媒體圖片對懸浮和漂浮，下沉和沉底進行對比。 觀察到裝適量沙子乒乓球的物體浮沉情況是：下沉-沉在容器的底部；懸??；上浮-漂浮?；卮? 讓學生通過觀察該實驗感知裝有適量沙子的乒乓球浸沒在清水和不同密度的鹽水中的浮沉現象。用FLASH幫助學生加深印象 2受力分析： 讓學生回顧物體在液體中的幾種常見狀態(tài)：漂浮、懸浮、下沉、上浮，提問學生，為什么不同的物體放到液體中會有不同的狀態(tài)？讓學生說出自己的想法。引導學生從受力分析角度，探究物體的浮沉條件。并對物體處于漂浮和懸浮這兩種狀態(tài)以及下沉和沉在容器底部的浮沉情況的異同加以比較 3.總結規(guī)律，得出物體的浮沉條件： 師生共同得出物體的下沉與上浮條件： 上浮：F浮>G 向上運動 漂?。篎浮=G靜止 V排 < V物 懸浮： F浮=G V排=V物 靜止 下沉：F浮G 3、氣球和飛艇 原理：ρ物<ρ空氣， F浮>G物 教師引導學生對實驗結論進行總結：即 對于密度大于水的物體如鋼鐵材料可以做成空心，這樣可以增大排水體積，從而增大可利用的浮力，使物體漂浮于水面．----輪船原理 教師從排水量來解釋，用多媒體展示從物體浮沉條件及阿基米德原理來解釋的內容。 提示學生： 潛水艇能自由的浮沉，要得益于潛水艇的特殊構造——潛水艇有兩個儲水倉，儲水倉能自由地進行充水和排水，從而改變潛水艇自身的重量潛水艇也是用鋼鐵作成的，可它為什么能在水中上浮和下潛呢？ 總結：潛水艇是靠改變自身重力來達到改變浮力和重力的關系，從而決定上浮或下潛的。 分析：潛水艇浸沒水中后浮力 的變化 對比實驗：一個充入空氣和另一個充入氦氣的氣球，同時釋放，讓學生觀察它們在空氣中的不同狀態(tài)，從而得出氣球升空的原理。 閱讀課本58頁，了解輪船相關知識，思考回答幻燈片的內容。 學生分析思考 討論 回答 觀察潛水艇模型在水中的運動情況，思考潛水艇是怎么利用浮沉條件來實現浮沉的。 聽講 觀察 思考，回答 觀察 思考，回答 通過老師一步步的引導，提高學生的邏輯推理能力；并將規(guī)律教學導入應用階段，培養(yǎng)學生學以致用的能力，讓學生感受到物理的科學性和實用性。 通過自制模型向同學們展示潛水艇上浮和下潛的過程。引導學生利用物體的浮沉條件，分析潛水艇上浮，下潛的原因。 有機地融入了演示實驗，幫助學生對知識的理解。 六、板書設計： 第三節(jié) 物體的浮沉條件及應用 一、物體的沉浮條件： 上?。篎浮>G 向上運動 漂浮：F浮=G靜止 V排 < V物 懸?。篎浮=G V排=V物 靜止 下沉：F浮G物，物體在空氣中