第3節　大氣壓強

1.了解大氣壓是客觀存在的。

2.了解測量大氣壓的實驗——托裡拆利實驗。

3.知道測量大氣壓強的方法,了解大氣壓強的大小和單位。

4.了解生活中利用大氣壓的例子。

5.了解大氣壓強随高度的變化規律及大氣壓與液體沸點的關系。

學點一:實驗證明大氣壓是否存在

提出問題:液體由于受重力作用且具有流動性,液體内部向各個方向都有壓強。氣體也受重力作用,也具有流動性,那麼氣體内部是否也存在壓強呢?

活動體驗:将杯中裝滿水,用硬紙片把杯口蓋嚴,用手按住硬紙片倒置過來,觀察現象;然後将杯口慢慢地轉到豎直位置,觀察現象。

閱讀材料:1654年5月8日,德國馬德堡市的市民們看到了一件令人既驚奇又困惑的事情:他們的市長,就是發明抽氣機的奧托·格裡克,把兩個直徑三十多厘米的空心銅半球緊貼在一起,用抽氣機抽出球内的空氣,然後用兩隊馬向相反的方向拉兩個半球,“連16匹馬都不能把它們拉開,當馬用盡了全力把兩個半球最後拉開的時候,還發出了很大的響聲,像放炮一樣。”市民們驚奇地問:“是什麼力量把它們壓合得這麼緊呢?”“沒有什麼,是空氣。”市長這樣回答。而如果把銅半球上的閥門擰開,空氣經閥門流進球裡,用手一拉球就開了。這就是著名的馬德堡半球實驗。

思考讨論:在我們的生活中,有哪些事例能說明大氣壓的存在呢?

(1)用吸管喝飲料,先吸走管内空氣,管内氣壓遠遠小于管外的氣壓,飲料在管内外氣壓的作用下被壓進管内,進入嘴裡。

(2)大氣壓強産生的大氣壓力把塑料吸盤壓在光滑的牆上。

歸納總結:1.大氣壓強确實是存在的,大氣壓強簡稱__________或__________。

2.大氣壓強的産生原因是______________________________。

學點二:大氣壓的測量

提出問題:

(1)托裡拆利實驗中玻璃管上方為什麼是真空?

(2)管内水銀柱産生的壓強為什麼等于大氣壓的值?

(3)如何計算大氣壓的值?

(4)為什麼不用水做托裡拆利實驗?

(5)玻璃管傾斜,管内外水銀面的高度差會改變嗎?

(6)還可以用什麼方法測出大氣壓強的值?

歸納總結:1.實驗中玻璃管内的水銀面上是__________,管外水銀面的上方是空氣,大氣壓支持管内的水銀柱不會落下,大氣壓的數值等于__________,托裡拆利通過實驗測量出管内外水銀面的高度差為__________,通常把這樣的大氣壓叫做标準大氣壓。

2.p0=__________=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m=1.013×105Pa,在粗略計算中,标準大氣壓可以取為__________。

3.水銀氣壓計的特點:__________;金屬盒氣壓計的特點:__________。

4.氣壓變化時,金屬盒氣壓計的金屬盒厚度__________,傳動機構将這種變化轉化為指針的__________。

學點三:大氣壓的大小變化

實驗操作:取一個瓶子,裝入适量帶色的水,再取一根兩端開口的細玻璃管,在它的上面畫上刻度,使玻璃管穿過橡皮塞插入水中。從管子上端吹入少量氣體,使瓶内空氣壓強大于大氣壓強,水沿玻璃管上升到瓶口以上。拿着它從樓下到樓上,觀察玻璃管内水柱高度的變化情況。

實驗現象:從樓下到樓上玻璃管内水柱變高。

實驗結論:随着高度的增大,玻璃管内的水柱的高度會逐漸變大,表明大氣壓随着高度的增大而逐漸減小。

歸納總結:1.離地面越高,大氣的密度越小,大氣壓__________。在海拔3000m以内,大約每升高10m,大氣壓減小__________。

2.水的沸點在标準大氣壓下是__________,随着大氣壓的減小,水的沸點__________。

1.小明在玻璃杯内盛滿水,杯口蓋上一張硬紙片,然後托住紙片,将杯子倒置或傾斜,水都不流出,紙片也不掉下。對整個探究活動的分析正确的是(　　)

A.探究的問題:大氣壓強有多大

B.探究的假設:大氣對各個方向都有壓強

C.探究的目的:研究水的重力與大氣壓力的關系

D.探究的結論:大氣向各個方向的壓強相等

2.在标準大氣壓下做托裡拆利實驗,下列各段在圖中為76cm的是(　　)

A.df

B.ec

C.bd

D.bc

3.下列現象中屬于應用大氣壓強的是(　　)

A.用力捏小皮球,球變癟了

B.籃球撞擊在籃闆上被彈回

C.茶壺蓋上留有小孔

D.把藥液注射進肌肉裡

4.小華想用空易拉罐來證明大氣壓強的存在,下列操作能達到目的的是(　　)

A.用手捏空易拉罐,易拉罐變癟

B.将空易拉罐密封後置于深水中,易拉罐變癟

C.讓空易拉罐從高處下落撞擊地面,易拉罐變癟

D.用注射器抽取密封易拉罐中的空氣,易拉罐變癟

5.如圖所示是測量大氣壓強的裝置,玻璃管長約1m,槽内裝有水銀。下列說法正确的是(　　)

A.此裝置是一個連通器

B.第一次利用此裝置測出大氣壓強的科學家是帕斯卡

C.玻璃管豎直放置時測出的大氣壓強一定等于76cm水銀柱産生的壓強

D.将此裝置從山腳移到山頂,管内外水銀面的高度差減小

6.如圖所示,是小強同學自制的氣壓計,把它放在水平桌面上,當外界大氣壓減小時,下列說法正确的是(　　)

A.細管内液柱高度上升

B.細管内液柱高度不變

C.細管内液柱高度下降

D.瓶子對桌面的壓力減小

7.下表為不同氣壓下水的沸點

p/×105Pa

0.98

1.01

1.13

1.29

1.48

1.69

1.80

2.05

t/℃

99

100

103

107

111

115

117

121

壓力鍋工作時鍋内氣體壓強最大可達1.80×105Pa,鍋内水的最高溫度(　　)

A.可達100℃

B.可達117℃

C.可達121℃

D.取決于加熱時間

8.如圖所示的實驗中吸盤都保持靜止,但所挂鈎碼已是吸盤所能提起的最大重物。下列說法正确的是(　　)

A.甲圖中大氣對吸盤的壓力等于鈎碼的重力

B.乙圖中大氣對下面吸盤的壓力等于鈎碼的重力的

C.利用甲圖的實驗可以粗測大氣壓的值

D.利用乙圖的實驗可以粗測大氣壓的值

9.如圖所示,為不同高度處的大氣壓值表,請從表中查出海拔高度大約為1km處的烏魯木齊的氣壓為__________kPa;測得天山上某處氣壓約為80kPa,該處的高度是__________km。

10.馬德堡半球實驗證明了__________的存在。制藥時為了在不超過80℃的溫度下從溶液中除去水分而提取抗菌素,采用的方法是__________容器内的氣壓,使水的沸點低于80℃。

11.已知人體皮膚的表面積約1.5m2。那麼,在标準大氣壓下1.5m2的面積上受到的大氣壓力為__________N。人體并沒有被壓扁,是因為__________的緣故。(标準大氣壓p=1.0×105Pa)

12.物理興趣小組的同學想探究大氣壓強的大小,他們拿來一個帶挂鈎的吸盤,将吸盤緊壓在厚玻璃闆的下表面,用一個可裝細沙的購物袋(質量不計)挂在挂鈎下。如圖所示,向袋裡逐漸注入細沙直至吸盤被拉下來,由此可得到大氣壓的大小。

(1)本實驗主要的測量器材:__________、__________;

(2)需要直接測量的物理量:__________、__________;

(3)大氣壓的表達式p=__________;

(4)如果測出的大氣壓僅為0.8×105Pa,實驗中可能存在的問題是:。

參考答案

自主探究

學點一:實驗證明大氣壓是否存在

1.大氣壓　氣壓

2.大氣有重力且具有流動性

學點二:大氣壓的測量

1.真空　這段水銀柱産生的壓強　760mm

2.ρgh1×105Pa

3.精确但攜帶不方便　攜帶方便但不精确

4.變化　偏轉

學點三:大氣壓的大小變化

1.越小　100Pa

2.100℃　降低

課堂檢測

1.B　解析:本探究活動可以證明大氣向各個方向都有壓強,但不能測量大氣壓的大小,B項正确。

2.B　解析:在托裡拆利實驗中,大氣壓能支持的水銀柱的高,是指玻璃管内水銀面和水銀槽内水銀面的豎直高度差,B項正确。

3.C　解析:小皮球變癟了,是手的壓力使它發生了形變,A項錯誤;籃球撞擊在籃闆上被彈回,是因為力的作用是相互的,B項錯誤;茶壺蓋上留有小孔,可使壺内氣壓始終與外界大氣壓相等,便于茶水流出,C項正确;把藥液注射進肌肉裡,是靠注射器活塞壓縮藥液産生的壓強完成的,D項錯誤。

4.D　解析:用手捏空易拉罐,易拉罐變癟,證明力的作用效果可以使物體發生形變,A項錯誤;将空易拉罐密封後置于深水中,易拉罐變癟,證明液體壓強的存在,B項錯誤;讓空易拉罐從高處下落撞擊地面,易拉罐變癟,證明地面的彈力可以使易拉罐發生形變,C項錯誤;用注射器抽取密封易拉罐中的空氣,易拉罐變癟,證明大氣壓強使易拉罐發生形變,D項正确。

5.D　解析:連通器是底部連通、上端開口的容器,題圖中的玻璃管頂部是密閉的,這套實驗裝置不是連通器,故A選項錯誤;第一次利用此裝置測量出大氣壓的科學家是托裡拆利,故B項錯誤;當外界大氣壓為标準大氣壓時,玻璃管内水銀柱的高度為76cm,當外界大氣壓發生變化時,管内水銀柱的高度就會發生變化,故C項錯誤;大氣壓随着高度的增加而減小,将此裝置從山腳移到山頂,高度增加,大氣壓減小,玻璃管内外的水銀面的高度差減小,故D項正确。

6.A　解析:當外界大氣壓減小時,細管内液柱在瓶内氣壓的作用下将上升,A項正确,B、C兩項錯誤;瓶子對桌面的壓力等于瓶子、水及細管的總重力,當外界大氣壓減小時,由于總重力不變,故瓶子對桌面的壓力不變,D項錯誤。

7.B　解析:由表格中的數據可知,液體表面上的氣壓越大,液體的沸點也越高,當鍋内氣體壓強達1.80×105Pa時,鍋内水的溫度可達117℃,液體的沸點與加熱時間無關。

8.D　解析:甲圖中,擠出吸盤内的空氣,在大氣壓的作用下,吸盤被緊緊壓在牆壁上,壓力的方向是水平的,鈎碼的重力與牆壁給吸盤的向上的靜摩擦力保持平衡,所以A、B、C三項錯誤;乙圖中,大氣壓力使兩吸盤緊緊壓在一起,若所挂鈎碼過多,會把兩吸盤分開,大氣壓力大小等于鈎碼的重力大小,所以用此裝置,可以粗測大氣壓的值,故D項正确。

9.答案:90　2

解析:由題圖可知,當海拔高度大約為1km時對應的氣壓為90kPa;而當天山上某處氣壓約為80kPa時,對應的高度為2km。

10.答案:大氣壓強　降低

解析:馬德堡半球實驗證明了大氣壓強的存在;水的沸點随着氣壓的增大而升高,氣壓的減小而降低,可以通過降低容器内的氣壓,使水的沸點低于80℃。

11.答案:1.5×105　人體内也有氣壓

解析:F=pS=1.0×105Pa×1.5m2=1.5×105N;人體并沒有被壓扁是因為體内也有氣壓,身體内外的氣體壓力的作用效果相互抵消。

12.答案:(1)刻度尺　彈簧測力計　(2)吸盤的直徑D　細沙受到的重力G

(4)吸盤中的空氣沒有被完全擠出;接觸面沒有處理幹淨;吸盤與玻璃闆接觸不緊密;存在漏氣現象等。

解析:這是粗略測量大氣壓強值的實驗,需要測量吸盤的橫截面積和所受拉力,所以用到的器材有刻度尺和彈簧測力計,然後根據公式p=F/S可求出大氣壓的數值。這種測量方法得出的數據不太精确,主要是因為吸盤中的空氣不可能被完全擠出。

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