同学们,你们听过著名的马德堡半球实验吗?你们知道这个实验蕴含的原理吗?3月15日上午,市少年儿童图书馆开展了“经典马德堡半球实验”科学实验小课堂活动,带领同学们认识马德堡半球实验,进一步了解和感受大气压强。
学习的压力知识。
将胶圈放在半球中间。
无处不在的气压
活动开始,老师先让同学们做一个简单的小试验:将两只手放在桌面上,再用其中一只手轻轻压住另外一只手,体验一下有什么感受。试验完后,大家纷纷说出自己的感受:感觉桌面有一股力量作用于手掌。
“这就是物理学上的压力。”老师向大家解释道,并解说了一个科普小知识:压力是指发生在两个物体的接触表面的作用力,或者是气体对于固体和液体表面的垂直作用力,或者是液体对于固体表面的垂直作用力。接着,老师又举例说明了固体压力在生活中的情景,例如一个物体放在地面,就是对地面产生了力;用手推墙壁产生的力等等。
随后,老师向同学们提问:“既然固体有压力,那么气体有压力吗?”同学们有的回答有,有的回答没有。老师解释道:“气体也是有压力的,其中最常见的是大气压力。在地球表面覆盖着一层厚厚的空气,叫做大气,在大气中的物体都会受到大气的压力。所以,大气压力在我们身边无处不在。”在课堂上,同学们学习到了:气压的国际单位是帕,气压不仅随高度变化,也随温度而产生变化,并且气压的变化与天气变化密切相关。
挑战大气压强的实验
在实验环节,老师先给大家做一个小实验,挑战大气压强:用吸盘提凳子。
老师拿出一个大号吸盘,压在凳子上,然后让同学们猜一猜,吸盘能否把凳子提起来?眼看着这么重的凳子,大部分同学都猜不能,也有的同学猜能。这时老师拿着吸盘向上一提,只见凳子稳稳地被提起来了,同学们一阵鼓掌。
老师继续做实验,把几张凳子捆绑在一起,然后用吸盘吸住最上面的凳子,再让同学们猜是否能提起来。这一次,眼看这么重的物体,同学们都异口同声表示:“不能!”只见老师先用力把吸盘里的空气挤出来,再用力往上提,几张凳子竟然也被向上提起来了,见此同学们一阵惊呼。
老师解释道,这就是大气压强的神奇力量。让大家见识到大气压强后,老师给同学们播放视频《证明大气压的存在》,让大家了解马德堡半球实验的原理和目的,随后发放材料让同学们模拟操作马德堡半球实验。
本次的实验操作相对简单,先把气管阀的一头插在一个半球的抽气管上,再把另一头插上针筒,然后把胶圈放在两个半球中间,将两个半球密封合拢成一个圆球。最后用针筒把球内的空气抽出,实验便完成了。这时拔开针筒,两手扣住两个半球上的拉环,用力拉扯欲把两个半球分开,但两个半球却丝毫不动。有的同学甚至一人拉着一个拉环,也依然无法把半球分开。
认真实验。
感受实验效果。
气压帮助生活更美好
到了实验总结环节,老师继续用生动易懂的语言向同学们解释实验原理:当针筒把半球内部的空气抽出来后,半球内部处于半真空状态,而半球的球身被空气的大气压强压住,从而达到了非常稳固很难分开的效果。
老师继续通过视频让同学们了解气压在生活中的应用,让同学们进一步明白了,原来生活中常见的活塞式抽水机、吸管、输液、压力锅等,都是利用了气压的原理进行工作的。
这时,老师又向同学们提出了一个大家都非常感兴趣的问题:“既然地球上的物体都受到大气压强的力量,那么为什么我们人体却没有感受到身上有压力甚至被压扁呢?”同学们对此都非常好奇,却说不出答案。老师这才告诉大家,原来人的左右大气压强是平衡状态,所以感受不到压力的存在。
市二十七小二年级的杨智明同学和市十二小原点学校四年级的陈熙同学完成实验后,正在互相比拼谁的半球更紧固,他们表示:“通过这次实验活动,我们认识了大气压强的强大力量,也深刻体会到科学探索是无穷的。相信随着科学技术的不断发展,人们一定能利用大气压强创造更多对生活和人类有帮忙的物品。”