内容正文:
第3节 大气压强
【知识重点】
1.知道大气压强的存在及生产生活中的相关应用.
2.理解托里拆利实验的过程和原理.(重点)
3.知道大气压强的变化,能说出液体沸点跟气压的关系.
【课程集训】
★知识点 大气压强的存在
演示实验1:观看覆杯实验后,完成下列填空.
1.如图甲所示,一张硬纸片就可以托住整杯水,这证明空气有压强;若杯口朝向改为如图乙、丙、丁所示,则硬纸片不会(选填“会”或“不会”)掉下,说明大气和液体一样,向各个方向都有压强.
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2.大气压强,简称大气压或气压.
3.大气压产生的原因:由于重力的作用,并且空气具有流动性,因此大气内部向各个方向都有压强.
4.在铁桶内放少量的水,用火加热,沸腾后把桶口堵住,然后浇上冷水,铁桶被压扁(如图所示).该现象证明了大气压强的存在.说明力可以改变物体的形状.
5. (物理学与日常生活)以下四种情况,不能说明大气压存在的是(B)
A.用吸管吸牛奶
B.高压锅易煮熟食物
C.吸尘器吸灰尘
D.把塑料吸盘挂衣钩紧贴在光滑的墙上可以挂衣服
★归纳总结
1.马德堡半球实验是最早证明大气压强存在的实验.
2.与大气压有关的实例:①塑料吸盘挂衣钩贴在光滑的墙面上能挂上东西;②自来水笔吸墨水,注射器吸药水;③用吸管喝牛奶、饮料;④活塞式、离心式抽水机;⑤拔火罐.(注意:护士用针管注射药水、给自行车打气不是大气压的应用.)
【知识重点】 大气压的测量
演示实验2:大气压的测量——托里拆利实验
如图所示是实验过程示意图,完成以下填空:
1.如图甲所示,取一根长约1 m、一端封口的直玻璃管,沿内壁将水银缓慢地倒入管中,直至灌满,避免混入空气.
2.如图乙所示,将玻璃管开口端浸在水银中,移开堵住管口的手指,发现管中水银柱会缓慢下降,但降到一定程度就不再下降了,由此证明了大气压强的存在,管内水银面上方是真空.
3.如图丙所示,用刻度尺量出玻璃管内外水银面的高度差为760 mm,这说明此时外界的大气压与760 mm高水银柱产生的压强相等.
4.如图丁所示,将玻璃管倾斜,水银柱高度不变,改变玻璃管的粗细、形状或改变水银槽中的水银量,发现管中水银柱的高度不变(以上两空选填“升高”“降低”或“不变”).当实验环境中的气压发生变化后,发现管中水银柱高度也发生变化,此现象说明管中水银柱的高度只与外界大气压有关.
5.如果玻璃管混入少量空气,管中水银柱的高度降低(选填“升高”“降低”或“不变”).
6.如果做这样实验的玻璃管只有200 mm,现在在管顶开一小孔,水银将回落(选填“喷出”“回落”或“不变”).
7.意大利科学家托里拆利首先用实验测定了大气压的值,标准大气压可以支撑住76cm高的水银柱.标准大气压值为1.013×105Pa.
(科学思维)如图所示的托里拆利实验,玻璃管内上部分为真空,当地大气压的数值等于 758mm水银柱产生的压强;若将该装置从高山底移到山顶,测量的大气压将 变小(选填“变大”“变小”或“不变”);若将玻璃管倾斜放置,管中水银柱的高度将 不变(选填“增大”“减小”或“不变”);若玻璃管内上部分有空气,则大气压的测量值 小于(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值;若用水来代替水银做实验,水会(选填“会”或“不会”)充满玻璃管.
如图所示为托里拆利实验,当地的大气压相当于755mm高水银柱产生的压强;若槽内水银面上方的玻璃管高度只有500 mm,管的上方不会出现真空,管的顶部受到等于255mm高水银柱产生的压强,此时若在管的顶部开一小孔,管内的水银不会(选填“会”或“不会”)喷出;若换用更粗的玻璃管做此实验,管内水银柱的高度将不变(选填“增大”“减小”或“不变”);若在当地做水的沸腾实验,水的沸点小于(选填“大于”“小于”或“等于”)100 ℃.
★归纳总结 大气压的测量
1.最早测出大气压值的实验是托里拆利实验:在托里拆利实验中,只要外界大气压不变,玻璃管内外水银面的高度差就不会改变,和管的粗细、长度、倾斜角度以及将玻璃管上提或下压(玻璃管口未离开水银面)等因素无关.若有空气进入玻璃管内,则由于这部分空气对水银柱产生一个向下的压强,故会使水银柱的高度降低.
2.标准大气压的大小:p0=p水银=ρgh=13.6×103 kg/m3×9.8 N/kg×0.76 m=1.013×105 Pa.
3.测出大气压力F和受力面积S,再利用公式也可以计算出大气压强.
4.大气压的测量仪器:水银气压计和无液气压计(金属盒气压计).
★知识点 大气压的影响因素和应用
如图所示的是同学们自制的气压计和温度计,请回答下列问题.
(1)甲为自制温度计,其原理为液体的热胀冷缩,乙为自制气压计.
(2)把自制气压计从1楼带到5楼的过程中,记录了下表数据,发现玻璃管中的水柱升高,说明大气压随高度的增加