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1研究目的
（1）能利用注射器等器材估测大气压的值.
（2）会对测量数据进行科学分析，找出偏差的原因，并能对实验方案有效改进.
（3）通过研究性活动，知道注射器在物理实验中的妙用，培养其科研的兴趣，进一步加深对相应物理知识的认识.
2项目选择
2.1创设情景 确立主题
【情景】同学们，你们都知道在初中物理课本中应用到注射器的是“估测大气压值”（图1），教材的实验步骤为：首先，把注射器的活塞推至注射器筒的底端，排尽空气，然后用蜡或橡皮帽封住注射器的小孔；其次，用细绳栓住注射器活塞的颈部，绳另一端与弹簧测力计的挂钩相连，然后水平慢慢拉动注射器筒，当活塞开始滑动时，记下示数（即大气压对活塞的压力）；再次，用刻度尺测出注射器的全部刻度的长度L，读出容积V，测得：S=V/L；最后，由压强计算公式算出大气压数值.可是这个实验按教材步骤操作，测出的大气压值都只有标准大气压值的一半左右，这显然不能用误差来解释了.
【疑问】造成结果如此偏差的原因何在？如何改进？说出你的设计方案.
【主题】探究并设计出用注射器测量大气压值优化方案.
2.2交流合作，制定方案
【讨论】（1）你认为造成该实验测量结果较大偏差的影响因素有哪些？
（2）围绕你分析的影响因素，设计实验进行研究验证，比较各个因素的影响程度.
（3）探究活动需要哪些器材？实验中要控制哪些物理量？采取什么方法收集和分析数据？
【合作】经过小组合作交流，基本能达成共识，要较准确测量大气压的值最关键的两点：一是准确测出大气压对活塞压力；二是准确测出注射器筒的横截面积.因为注射器的容积是已知的，用刻度尺测量筒全部刻度的长度，误差不会太大，那问题就应出现在测量大气对活塞的压力上.经过分析基本得出，注射器连接针头的圆柱形小孔残留空气、活塞与筒的摩擦和装置的密封性等影响着大气压对活塞压力的测量.
【方案】为了更好地对比数据，本研究活动统一选取2.5 mL的注射器，测出全部刻度的长度为，计算出横截面积为，表格中读数，如0.1 mL处，是指活塞缓慢拉到0.1 mL处静止时计数.
研究1按课本方案操作，实验测量记录测力计示数，并计算出相应的压强值填入表1，这是其中一组数据，你们也尝试测一下数据.
表1活塞所处的位置（单位mL）刚移
动时0.10.20.30.40.50.70.91.11.31.51.71.8测力计
示数/N2.63.24.85.86.06.26.26.26.26.26.24.82.6大气压
值/kPa41.851.276.892.896.099.299.299.299.299.299.276.841.8我们可以把上表数据利用Excel绘制成直观的图像，如图2所示，由图像可知大气压值变化分三个阶段，第一阶段约在0.5 mL前，属上升过程，这个时候我们发现所测气压值约是正常值的一半；第二阶段约在0.5～1.5 mL，约为总长的1/5处开始，属平稳变化过程，这个时候我们发现所测气压值最接近正常值；第三阶段约在1.5 mL后，属下降过程，所测大气压值迅速变小.值得注意的是，原来封闭在圆柱形小孔内的空气，体积小，随着活塞的移动，残留的气体体积变大，试着用克拉珀龙方程原理分析大气压值为什么呈上述变化？
研究2向注射器筒中吸点水，慢慢推活塞到底端，这样小圆孔里的水排掉了里面的空气，再堵上小孔做实验，得出数据填入表2.
表2活塞所处的位置（单位mL）刚移
动时0.10.20.30.40.50.70.91.11.31.51.71.8测力计
示数/N大气压
值/kPa研究3把活塞涂上凡士林，同时注射器筒中吸点水，慢慢推活塞到底端，这样小圆孔里的水排掉了里面的空气，再堵上小孔做实验，得出数据填入表3.
表3活塞所处的位置（单位mL）刚移
动时0.10.20.30.40.50.70.91.11.31.51.71.8测力计
示数/N大气压
值/kPa3项目实施
【探究】学生分组，根据组内统一的方案进行探究实验，教师跟进指导，适时评价，学生记录数据并分析.
研究活动操作方案一：按教材设计的实验要求进行；
研究活动操作方案二：固定注射器筒，活塞向下，依次挂上弹簧秤和小提筒，事先要称出活塞的重力，向筒内逐渐加水或细沙，观察活塞的移动位置，记录相应的测力计示数（要加上活塞重力），算出大气压值，填入表格（图3）.该装置优于直接用手拉动，用手会造成施力变化的或大或小，尤其是学生操作，另外，避免施力方向的不很稳定造成摩擦，影响实验结果.试着做一做.
【报告】学生在充分实验和数据分析的基础上，完成“记录单”.
表4活动记录单项 目内 容1.据情景提问题 2.由问题提出假设和猜想 3.借助图画或文字，设计实验方案 4.进行实验，记录实验数据（现象） 5.得出结论通过研究实验数据列表分析，对实验结果影响最大的因素为，若按教材的设计，我们应把活塞拉到筒总长的处计数最合适，通过对比你认为选择方案最好.4评价成果，反思迁移
4.1老师评价
表5项目成绩原因操作准确度 参与度 合作度 及时度 记录完整度 结论正确度备注6个维度分A、B、C三个等级对学生量化4.2学生自评与小组互评
表6自我评价小组评价实验中遇到的难题分工是否明确 如何解决难题操作是否规范 做得最好的环节参与是否积极 做得不理想的环节合作是否愉快 最大的收获是什么有无违反纪律【反思】通过研究性实验活动，让我们知道物理实验一定要实事求是，要细致严谨，分析入微，活动结束，你觉得哪些值得你进一步反思的呢？说说看.
如：1.实验为什么取小号注射器？弹簧测力计为什么选择精度高的？“研究活动操作方案二”优于课本设计，你还能想出更好的设计吗？
2..
【迁移】同学们，除了估测大气压值外，其实注射器在物理研究性实验中有着广泛用途，让我们开启其物理之旅吧.
（1）验证大气压存在的“覆杯实验”，用普通水杯实验，会造成大家的认知错误，如“纸片是由水粘在杯口或分子间有吸引力”，事实上潮湿的杯口确实能把纸片粘在，这就无法给出令人信服的大气压存在的解释，特别杯内水很少的时候.改用注射器来做，可以避免如此尴尬，如图4，由甲到乙的操作变化，说明大气压托起了纸片.试着做一做.
（2）验证声音不能在真空传播.将一发声的芯片植入处理后的活塞前端（图5），再将活塞推到底端（恰好未压到芯片），用橡皮帽封闭注射口，然后向外拉活塞，试一试，听到的声音大小有何变化？
（3）研究液体沸点与压强的关系.用大注射器吸入沸水至管的四分之一左右，观察水是否沸腾？橡皮帽堵严注射口，向后拉动活塞时，你能看到什么现象？再向前慢慢推动活塞时，又能观察到什么现象？
（4）利用注射器自制潜水艇模型.材料取两端开口的大玻璃管，两支细玻璃管，两个胶塞，一端胶管，一个颜色鲜艳的圆柱形气球，一支大注射器，一个透明的大水槽，一段细棉线，连接如图6所示.
（5）研究流体压强与流速的关系.在水槽内放入适量的水，将注射器吸满水，将两艘轻质小船相隔10 cm并排放在水面（图7），用注射器的注射口对准两船之间喷水，能看到什么现象呢？
（6）测液体的密度.先测出注射器的质量m1，再吸入一定质量的液体读出其体积V，再测出注射器和液体的总质量m2.根据密度公式求出液体密度为ρ=m2-m1V.
利用你的信息平台了解一下注射器在物理学中还有什么用途，跟同学们一齐分享你的成果：.
（1）能利用注射器等器材估测大气压的值.
（2）会对测量数据进行科学分析，找出偏差的原因，并能对实验方案有效改进.
（3）通过研究性活动，知道注射器在物理实验中的妙用，培养其科研的兴趣，进一步加深对相应物理知识的认识.
2项目选择
2.1创设情景 确立主题
【情景】同学们，你们都知道在初中物理课本中应用到注射器的是“估测大气压值”（图1），教材的实验步骤为：首先，把注射器的活塞推至注射器筒的底端，排尽空气，然后用蜡或橡皮帽封住注射器的小孔；其次，用细绳栓住注射器活塞的颈部，绳另一端与弹簧测力计的挂钩相连，然后水平慢慢拉动注射器筒，当活塞开始滑动时，记下示数（即大气压对活塞的压力）；再次，用刻度尺测出注射器的全部刻度的长度L，读出容积V，测得：S=V/L；最后，由压强计算公式算出大气压数值.可是这个实验按教材步骤操作，测出的大气压值都只有标准大气压值的一半左右，这显然不能用误差来解释了.
【疑问】造成结果如此偏差的原因何在？如何改进？说出你的设计方案.
【主题】探究并设计出用注射器测量大气压值优化方案.
2.2交流合作，制定方案
【讨论】（1）你认为造成该实验测量结果较大偏差的影响因素有哪些？
（2）围绕你分析的影响因素，设计实验进行研究验证，比较各个因素的影响程度.
（3）探究活动需要哪些器材？实验中要控制哪些物理量？采取什么方法收集和分析数据？
【合作】经过小组合作交流，基本能达成共识，要较准确测量大气压的值最关键的两点：一是准确测出大气压对活塞压力；二是准确测出注射器筒的横截面积.因为注射器的容积是已知的，用刻度尺测量筒全部刻度的长度，误差不会太大，那问题就应出现在测量大气对活塞的压力上.经过分析基本得出，注射器连接针头的圆柱形小孔残留空气、活塞与筒的摩擦和装置的密封性等影响着大气压对活塞压力的测量.
【方案】为了更好地对比数据，本研究活动统一选取2.5 mL的注射器，测出全部刻度的长度为，计算出横截面积为，表格中读数，如0.1 mL处，是指活塞缓慢拉到0.1 mL处静止时计数.
研究1按课本方案操作，实验测量记录测力计示数，并计算出相应的压强值填入表1，这是其中一组数据，你们也尝试测一下数据.
表1活塞所处的位置（单位mL）刚移
动时0.10.20.30.40.50.70.91.11.31.51.71.8测力计
示数/N2.63.24.85.86.06.26.26.26.26.26.24.82.6大气压
值/kPa41.851.276.892.896.099.299.299.299.299.299.276.841.8我们可以把上表数据利用Excel绘制成直观的图像，如图2所示，由图像可知大气压值变化分三个阶段，第一阶段约在0.5 mL前，属上升过程，这个时候我们发现所测气压值约是正常值的一半；第二阶段约在0.5～1.5 mL，约为总长的1/5处开始，属平稳变化过程，这个时候我们发现所测气压值最接近正常值；第三阶段约在1.5 mL后，属下降过程，所测大气压值迅速变小.值得注意的是，原来封闭在圆柱形小孔内的空气，体积小，随着活塞的移动，残留的气体体积变大，试着用克拉珀龙方程原理分析大气压值为什么呈上述变化？
研究2向注射器筒中吸点水，慢慢推活塞到底端，这样小圆孔里的水排掉了里面的空气，再堵上小孔做实验，得出数据填入表2.
表2活塞所处的位置（单位mL）刚移
动时0.10.20.30.40.50.70.91.11.31.51.71.8测力计
示数/N大气压
值/kPa研究3把活塞涂上凡士林，同时注射器筒中吸点水，慢慢推活塞到底端，这样小圆孔里的水排掉了里面的空气，再堵上小孔做实验，得出数据填入表3.
表3活塞所处的位置（单位mL）刚移
动时0.10.20.30.40.50.70.91.11.31.51.71.8测力计
示数/N大气压
值/kPa3项目实施
【探究】学生分组，根据组内统一的方案进行探究实验，教师跟进指导，适时评价，学生记录数据并分析.
研究活动操作方案一：按教材设计的实验要求进行；
研究活动操作方案二：固定注射器筒，活塞向下，依次挂上弹簧秤和小提筒，事先要称出活塞的重力，向筒内逐渐加水或细沙，观察活塞的移动位置，记录相应的测力计示数（要加上活塞重力），算出大气压值，填入表格（图3）.该装置优于直接用手拉动，用手会造成施力变化的或大或小，尤其是学生操作，另外，避免施力方向的不很稳定造成摩擦，影响实验结果.试着做一做.
【报告】学生在充分实验和数据分析的基础上，完成“记录单”.
表4活动记录单项 目内 容1.据情景提问题 2.由问题提出假设和猜想 3.借助图画或文字，设计实验方案 4.进行实验，记录实验数据（现象） 5.得出结论通过研究实验数据列表分析，对实验结果影响最大的因素为，若按教材的设计，我们应把活塞拉到筒总长的处计数最合适，通过对比你认为选择方案最好.4评价成果，反思迁移
4.1老师评价
表5项目成绩原因操作准确度 参与度 合作度 及时度 记录完整度 结论正确度备注6个维度分A、B、C三个等级对学生量化4.2学生自评与小组互评
表6自我评价小组评价实验中遇到的难题分工是否明确 如何解决难题操作是否规范 做得最好的环节参与是否积极 做得不理想的环节合作是否愉快 最大的收获是什么有无违反纪律【反思】通过研究性实验活动，让我们知道物理实验一定要实事求是，要细致严谨，分析入微，活动结束，你觉得哪些值得你进一步反思的呢？说说看.
如：1.实验为什么取小号注射器？弹簧测力计为什么选择精度高的？“研究活动操作方案二”优于课本设计，你还能想出更好的设计吗？
2..
【迁移】同学们，除了估测大气压值外，其实注射器在物理研究性实验中有着广泛用途，让我们开启其物理之旅吧.
（1）验证大气压存在的“覆杯实验”，用普通水杯实验，会造成大家的认知错误，如“纸片是由水粘在杯口或分子间有吸引力”，事实上潮湿的杯口确实能把纸片粘在，这就无法给出令人信服的大气压存在的解释，特别杯内水很少的时候.改用注射器来做，可以避免如此尴尬，如图4，由甲到乙的操作变化，说明大气压托起了纸片.试着做一做.
（2）验证声音不能在真空传播.将一发声的芯片植入处理后的活塞前端（图5），再将活塞推到底端（恰好未压到芯片），用橡皮帽封闭注射口，然后向外拉活塞，试一试，听到的声音大小有何变化？
（3）研究液体沸点与压强的关系.用大注射器吸入沸水至管的四分之一左右，观察水是否沸腾？橡皮帽堵严注射口，向后拉动活塞时，你能看到什么现象？再向前慢慢推动活塞时，又能观察到什么现象？
（4）利用注射器自制潜水艇模型.材料取两端开口的大玻璃管，两支细玻璃管，两个胶塞，一端胶管，一个颜色鲜艳的圆柱形气球，一支大注射器，一个透明的大水槽，一段细棉线，连接如图6所示.
（5）研究流体压强与流速的关系.在水槽内放入适量的水，将注射器吸满水，将两艘轻质小船相隔10 cm并排放在水面（图7），用注射器的注射口对准两船之间喷水，能看到什么现象呢？
（6）测液体的密度.先测出注射器的质量m1，再吸入一定质量的液体读出其体积V，再测出注射器和液体的总质量m2.根据密度公式求出液体密度为ρ=m2-m1V.
利用你的信息平台了解一下注射器在物理学中还有什么用途，跟同学们一齐分享你的成果：.