大氣壓強實驗有很多，或簡或繁。但有的實驗存在很多爭議。為體現(xiàn)從生活走向物理，從物理走向社會的課程理念，我們著意簡中求勝的實驗探究。

大氣壓與我們的生活密切相關，但大氣壓的存在又不為我們所覺察。以至在日常生活從未有過因身負巨大壓強而產(chǎn)生的不適感，吸牛奶、倒開水時也極少有人意識到是大氣壓在幫忙?；仡^再看課本，掛衣鉤、吸飲料……都無法使學生直觀地看到大氣壓強的存在。教材中介紹了幾個演示實驗，如覆杯實驗，瓶“吞”蛋實驗，馬德堡半球?qū)嶒灥取?/p>

在實際教學過程中，瓶“吞”蛋實驗的教學效果最好。因為這個實驗做起來很簡單，實驗現(xiàn)象也很明顯，學生興趣很高，教學效果也很好。但是這個實驗也存在一些缺點即：

1、實驗準備時間長，不方便。

2、實驗的重復性很差，幾乎不能重復實驗。蛋被瓶“吞”進去以后，要把雞蛋完整地取出來幾乎不可能。這樣，如果有的學生沒有看清，想再做一次，就必須用另外一只瓶子和雞蛋。

3、實驗不是百分之百成功。由于所準備的雞蛋不規(guī)則，可能導致實驗的失敗，給學生造成錯覺，從而影響教學效果。

有證明大氣壓存在的馬德堡半球?qū)嶒?，看起來有點意思但又離學生久遠。顯然，生活中的大氣壓強經(jīng)常不為人們覺察，而物理上的大氣壓強又是如此的巨大和神奇，兩者形成很大的反差，人們在認識上會有距離，忽略了這個距離，學生的學習就可能存在教師意識不到的障礙。

如圖1，用果凍代替蛋，果凍的柔軟性較好，可解決以上提及的三個缺點，實驗現(xiàn)象更明顯。實驗時錐形瓶水平放置，果凍與瓶的摩擦力可忽略，此時改變果凍運動狀態(tài)的力只需考慮水平方向上的力。

首先，把果凍放在瓶口，讓學生畫出此時果凍在水平方向上的受力情況(圖2)，此時果凍內(nèi)外大氣壓相等，故F1=F2且合力為零，果凍靜止不動。接著讓學生觀察實驗現(xiàn)象，教師把適量的熱開水倒入錐形瓶并搖晃，迅速倒掉。把果凍輕放在瓶口，錐形瓶水平放置，會發(fā)現(xiàn)果凍被緩慢“吸”入瓶內(nèi)。

此時學生學習熱情被點燃，教師提出為什么果凍會被“吸”入瓶內(nèi)?引導學生從果凍的運動狀態(tài)發(fā)生改變的實驗現(xiàn)象，聯(lián)系前面所學的知識“力能改變物體的運動狀態(tài)”進行分析，要改變果凍的運動狀態(tài)，就必須改變其受力情況，使果凍受到的合力不為零且F1 F2。再問學生如何使F1 F2?引導學生進行分析，實驗過程中，瓶外氣體的物理量基本不變，所以F2可認為不變。

此時學生恍然大悟：這是由于熱脹冷縮的原理，排出瓶內(nèi)的部分氣體，使果凍所受內(nèi)外的大氣壓力不相等。明白只要減少瓶內(nèi)氣體的壓強，使果凍受到一個向內(nèi)的壓力差，就能使果凍被“吸”入瓶內(nèi)。此時，教師抓住時機提出剛才是用排氣法減少瓶內(nèi)氣體壓強，還有其他方法嗎?如何驗證?有學生提出用抽走氣體的方法，于是教師用注射器穿過果凍抽走瓶內(nèi)的部分氣體，也能使果凍“吸”入瓶內(nèi)，驗證學生提出的方法是可行的。

接著，利用以下問題檢測學生掌握情況，怎樣使果凍向外“吐”?引導學生應用之前所學的方法，通過受力分析想辦法改變果凍的受力情況，利用注射器穿過果凍向瓶內(nèi)注入氣體，增大瓶內(nèi)氣體的壓強，使F1 F2，果凍向外“吐”出瓶口。

以上演示實驗大大提高了學生的學習興趣，通過對物體受力分析為主線，讓學生體會到物理簡單的美，讓學生養(yǎng)成解決力學問題良好的思維習慣。既加深學生對大氣壓的理解，又可復習鞏固受力分析及二力平衡的知識，對培養(yǎng)學生的抽象思維能力和知識遷移能力很有幫助，讓學生感受觀察實驗，利用已學到的知識，分析實驗，歸納出新規(guī)律的科學方法。

通過以上學習，以實驗現(xiàn)象、受力分析、適時設問、檢測反饋等為“臺階”，一步一步帶領學生向前走。此時，學生已感受到大氣壓存在的事實，接下來筆者引導學生通過對物體進行受力分析，設計測量大氣壓數(shù)值的實驗方案，并對設計方案進行改進。

首先，讓學生作一個放在水平面上的物體所受大氣壓力受力示意圖(圖3)，引導學生分析剛才果凍的“吞”和“吐”其實是改變了水平方向上的F4，使果凍在水平方向上出現(xiàn)壓力差，但測量這個壓力差是很困難的，假若使物體不受F4的作用，測出F3及物體的受力面積便可以求出大氣壓強。

接著，提供器材讓學生選擇并設計實驗方案，可以用注射器代替錐形瓶，活塞代替果凍，排盡注射器內(nèi)的氣體就可以讓F4消失，從二力平衡角度考慮，用彈簧測力計產(chǎn)生一個與F3大小相同，方向相反的力就可以測量F3，從而得出實驗方案1(圖4)。

按照這個思路，自然會有學生提出在豎直方向上讓F1消失，測出F2及物體的受力面積也可以求出大氣壓強。這就是課本利用吸盤測量大氣壓的方法，從而得出實驗方案2(圖5)。

也有學生提出在豎直方向上讓F2消失，測出F1及物體的受力面積也可以求出大氣壓強.這就是課本的托里拆利實驗，從而得出實驗方案3(圖6)。

應用方案1(圖4)進行實驗，測定大氣壓值，原理簡單，操作方便。然而這種方法只能粗略地測出大氣壓強，結果并不精確，誤差相當大(計算結果只有0.4～0.6×105Pa)。引導學生查找造成較大誤差的原因，由于注射器的前端有一個細長孔道，即使把活塞推到注射器的底部，其內(nèi)部仍有殘余氣體，此時活塞會受到注射器外筒的摩擦力及注射器內(nèi)殘余氣體對活塞的壓力。

彈簧測力計調(diào)零時是在豎直方向上操作的，但圖4卻是在水平方向使用。所以，用彈簧測力計沿水平方向剛好拉動活塞時，彈簧測力計的示數(shù)作為大氣對活塞的壓力，其誤差是很大的。醫(yī)用注射器的容積有1mL，2mL，10mL，20mL等，表1是2mL規(guī)格的注射器與大氣壓力的相關數(shù)據(jù)。

因為初中實驗室使用的彈簧測力計的量程較小，一般為0～5N，所以測量注射器受到的大氣壓力就產(chǎn)生了困難。通過以上分析，進行分組討論，得出以下改進方法。

(1)在注射器的活塞上涂凡士林，減少摩擦力并加強氣密性。

用彈簧測力計拉著活塞在注射器(未堵小孔)中做勻速直線運動，此時的示數(shù)即為活塞受到的滑動摩擦力f。用橡皮塞堵住小孔重做一次，此時示數(shù)為F大氣，用P=F/S計算大氣壓強的數(shù)值

F=F大氣-f

(2)注射器先吸入少量水，排出空氣時針口向上，把活塞緩慢推到底，此時針口處會保留部分水，減少針口孔道空氣對實驗的影響。

(3)如圖7所示裝置，利用鉤碼的重力通過定滑輪水平拉動活塞，由于拉動活塞的力的大小不一定?是鉤碼重力的整數(shù)倍，所以增加鉤碼后，再用彈簧測力計豎直向下拉鉤碼，活塞被勻速拉出一段距離時，記下測力計的示數(shù)F，F(xiàn)大氣=G鉤碼+F，這樣就能解決彈簧測力計量程不足的問題。

隨即，有學生認為這樣設計比較繁雜，彈簧測力計倒置使用會出現(xiàn)較大的誤差，提出用砂桶代替彈簧測力計和鉤碼，獲得其余學生認可。在粗略測出大氣壓值的基礎上，組織學生進一步進行探究活動，讓學生嘗試精確地測量大氣壓數(shù)值(改進后計算結果為0.8～0.95×105 Pa)。

應用方案2(圖5)進行實驗，學生發(fā)現(xiàn)實驗存在彈簧測力計讀數(shù)難以掌握、實驗誤差較大等不足，影響實驗效果。引導學生思考改進方法(圖8)，用裝細砂的小桶代替彈簧測力計，將蘸水的塑料吸盤擠壓在光滑的水平板下，把裝適量細砂的小桶輕輕掛在吸盤下面的塑料掛鉤上，用小勺輕輕向桶內(nèi)加細砂，直到塑料吸盤剛好脫落，測出此時塑料吸盤、小桶和砂的總重力G，吸盤在玻璃上的面積S，就可算出此時的大氣壓的數(shù)值

P=G/S

(改進后測量結果為0.85～0.95×105 Pa)。

應用方案3(圖6)進行實驗前，先作如下引導：科學家就是用水銀測量大氣壓的值，由于水銀有毒，該實驗不能在實驗室進行，若要做此實驗可用水代替水銀。引導學生回顧第十四章“液體壓強”所學到的知識，相同的液體壓強，液體的密度減少，液柱的深度就會增加，由于水的密度為水銀密度的1/13.6。

而托里拆利實驗中科學家使用約1m長的玻璃管，故改用水后實驗所需的塑料管長度達十幾米，該實驗只能在室外進行。在物理興趣小組的探究活動實施之前，教師只是在學生遇到技術性的問題時做了必要的指導。當幾個學生配合著讓灌滿水的十幾米長透明塑料管從教學樓四樓走廊垂下……最終管內(nèi)剩余大約10m高的水柱不再向下流動時，學生歡呼了。