6.5 大气压强（教学课件）-【上好课】八年级物理下册同步高效课堂（沪科版·五四学制·上海2024）

第六章 密度与压强 八年级下册 •沪教版 五四•学制 大型客机是重要的现代交通工具，C919 大型客机是我国首次按照国际通行适航标准自行研制、具有自主知识产权的喷气式干线客机，彰显我国工业技术的整体水平。飞机的研制涉及材料的密度和流体的压强等问题。本章我们将学习密度和压强的相关知识。 通过本章内容的学习，你将了解液体压强和大气压强，理解密度和压强等基本概念，知道流体压强与流速的关系；学会测量固体和液体密度的基本方法；经历探究影响液体压强因素的过程；了解密度与压强知识在日常生活中的具体应用；初步建立物质观念。 导入新课 第5节 大气压强 生活中，将吸附式挂钩的吸盘压在光滑的墙壁上，尽量挤出吸盘内的空气后，吸盘牢牢地紧贴在墙上，即使在挂钩上挂上物体，吸盘仍然不会脱落，这是为什么呢？ 大气压强的存在 01 大气压强的大小 02 大气压强的应用 03 课堂总结 04 提升训练 05 第5节 大气压强 大气压强的存在 01 第5节 大气压强 一、大气压强的存在 1. 实验探究：大气压的存在 （1） 覆杯实验 实验探究 实验现象与分析 硬纸片没有掉下来。 杯中装满水，排出了空气，杯内水对硬纸片向下的压强小于大气对硬纸片向上的压强，由于大气压的作用，硬纸片没有掉下来。 ②把杯内加满水，将硬纸片放在塑料杯杯口，用手按住，并倒置过来，放手后，观察现象。 硬纸片掉了下来。 是因为受到了重力作用。 ①将硬纸片放在空塑料杯口，用手按住，然后倒置过来放手后，观察现象。 一、大气压强的存在 实验探究 实验现象与分析 ③把杯内加满水，将硬纸片放在塑料杯杯口，用手按住，并倒置过来，将纸杯朝不同的方向，观察现象。 ④在装满水倒置的塑料杯底部用针扎一个小孔，观察现象。 发现硬纸片都不会脱落。 说明大气向各个方向都有压强。 硬纸片掉了下来，水流出。 用针在塑料杯杯底扎孔后，水上方有大气压，下面也有大气压，所以水在重力的作用下流出来。 一、大气压强的存在 （2）瓶吞鸡蛋 实验探究 实验现象与分析 将剥了皮的熟鸡蛋放入广口瓶中，鸡蛋不会掉入瓶中。 将浸过酒精的棉花点燃后放入广口瓶内，然后立即将剥壳的熟鸡蛋堵住瓶口，观察现象。 熟鸡蛋被“吞入”瓶中。 棉花燃烧，瓶内空气受热膨胀被排出一部分，堵上鸡蛋，瓶内气体冷却后，瓶内气压低于外界大气压，在大气压的作用下，鸡蛋被压入瓶中。 一、大气压强的存在 演示实验——《大气压的存在》 一、大气压强的存在 （3）马德堡半球实验 ①1654年5月8日，德国马德堡市市长、抽气泵的发明者奥托·格里克做了一个令人惊奇的实验。他将两个直径约为36cm的铜质空心半球紧扣在一起，用抽气泵抽出球内空气，然后用16匹马分别向相反方向拉两个半球，结果16匹马费了很大的劲才拉开。两个半球被拉开时，爆发剧烈响声。假如不抽去半球内空气，用手就能拉开它们。这就是历史上著名的马德堡半球实验。 一、大气压强的存在 ②分析马德堡半球实验 球体内部没有气体，也就没有向外的压强（压力），外部有大气，对半球的四周表面有压强，所以是大气压强（压力）把两个半球紧紧压在一起。 马德堡半球实验，证明大气存在压强并且很大。 p大气压 p大气压 p大气压 p大气压 一、大气压强的存在 课堂影院——《马德堡半球实验》 一、大气压强的存在 2. 大气压强 （1）大气压强：地球被一层厚厚的大气层包围着，与液体一样，大气对其内部各个方向产生压强。这种压强称为大气压强。 图中挂钩上的吸盘就是被周围的大气牢牢地压在光滑的墙壁上。 （2）大气压强的单位：大气压强的单位也是Pa。天气预报中的气压就是指大气压强。 （3）大气压产生的原因：地球周围的空气层因地球的吸引而受到重力作用；同时空气又具有流动性，大气对其内部各个方向产生压强。 一、大气压强的存在 【例题1】如图所示，小明在玻璃杯内盛满水，杯口盖上一片硬纸片（不留空气），然后托住纸片，将杯子倒置或倾斜，水都不流出，纸片也不掉下。对整个探究活动的分析正确的是（　　） A．探究的问题：大气压强有多大 B．探究的问题：大气向各个方向的压强相等 C．探究的问题：研究水的重力与大气压力的关系 D．探究的问题：大气对各个方向都有压强 D 一、大气压强的存在 AC．覆杯实验是验证大气压存在的实验，没有测量工具，不能测量大气压的大小，也不能研究水的重力与大气压力的关系，故AC错误； BD．将杯子倒置或倾斜，水都不流出，纸片也不掉下，说明在不同的方向上纸片受到大气压的作用，所以探究大气压向各个方向是否有压强；结论是大气压向各个方向有压强；不能得到大气向各个方向的压强相等，故D正确，B错误。 故选D。 大气压强的大小 02 第5节 大气压强 二、大气压强的大小 1. 托里拆利实验 （1）测量原理 在如图实验装置中，如果根据大气压所能托起水柱的最大高度，我们根据 p0=ρ水gh 就能测出大气压的数值。 人们发现用水做实验时，水柱太高，达到10m多高，不方便，能否用密度大的水银代替？ 意大利科学家托里拆利解决了这个问题，用水银（汞）测出了大气压的大小，叫做托里拆利实验。 大气压强p 水的压强P 二、大气压强的大小 （2）托里拆利实验过程 ①在长度大约1m、一端封闭、一端开口的玻璃管中灌满水银，排出空气。 ②一只手握住玻璃管中部，用另一只手指紧紧堵住玻璃管开口端并把玻璃管小心地倒插在盛有水银的槽里。 二、大气压强的大小 ③待开口端全部浸入水银时放开手指，将管子竖直固定，当管内水银停止下降时，读出此时水银柱的高度，约760mm。 ④如果玻璃管倾斜，进入到玻璃管内水银的长度会变大，但是水银柱的竖直高度不变，依旧是760mm. 二、大气压强的大小 （3）实验分析 考查图中红线处管内外的汞液面，由于液体中同一水平面各处压强相等，管外汞液面上方是空气，所以该平面两侧的压强均等于大气压。而管内该平面上方是760 mm高的汞柱，汞柱的上方没有空气，是真空，液体静止时该处平面上下压力平衡，故大气压等于760 mm高的汞柱产生的压强。 测大气压强原理 （4）实验结论 大气压的数值等于它支撑的这段水银柱产生的压强，即 p大气=p汞. 二、大气压强的大小 2. 理解托里拆利实验 （1）水银柱的高度 水银柱的高度是指管内外水银面的竖直高度差，不是指管倾斜时水银柱的长度，所以实验过程中，只要测量正确（测量高度差），玻璃管是否倾斜不影响实验结果。 管内水银柱的高度只随外界大气压的变化而变化，与管的粗细、长度、形状、插入水银中的深度都无关。所以改用粗一些或细一些的玻璃管不会影响结果。 二、大气压强的大小 （2）玻璃管口在水银中的深度 玻璃管口在水银槽内的深度不影响实验结果，稍稍向上提或向下按玻璃管，只能改变管内水银柱上方真空部分的体积，而水银柱的高度不变。 （3）玻璃管内漏进空气 实验时，如果玻璃管内漏进去一些空气，因为管内空气能够产生压强，所以会使水银柱的液面下降，测量结果变小。 二、大气压强的大小 3. 标准大气压 （1）标准大气压 托里拆利当时测得管内外水银面的高度差为760mm，通常把这样大小的大气压叫作标准大气压，常用字母p0表示。 根据液体压强的公式，760mm高的水银柱产生的压强 p0=ρ水银gh =13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m =1.013×105 Pa 在粗略计算中，标准大气压可取1×105Pa. 二、大气压强的大小 （2）用水做实验时，水柱的高度 如果把水银换成水，那么大气压托起的水柱有多高？ 根据 P大气=ρ水银gh，把 ρ水银换成 ρ水，则托起的水柱高度： 相当于大约3层楼的高度。知道实验室不用水做托里拆利实验了吧。用这么长的玻璃管太不方便了吧！ 二、大气压强的大小 4. 物理学家—埃万杰利斯塔•托里拆利 简 介 意大利物理学家、数学家。1608年10月15日生于法恩扎，1647年10月25日卒于佛罗伦萨。托里拆利是伽利略的学生和晚年的助手，1642年继承伽利略任佛罗伦萨学院数学教授。 主要成就 托里拆利的首要发明是水银气压计，为了纪念他，小行星7437被命名为托里拆利。 托里拆利还发现了托里拆利定律，这是一个有关流体从开口流出的流速的定律，即水箱底部小孔液体射出的速度等于重力加速度与液体高度乘积的两倍的平方根。 二、大气压强的大小 演示实验——《大气压的测量》 二、大气压强的大小 5. 气压计 测量大气压的仪器叫作气压计。 （1）水银气压计 在托里拆利实验中，如果玻璃管旁立一个刻度尺，读出水银柱的高度，就知道当时的大气压了。这就是一个简单的水银气压计。 水银气压计比较准确，但携带不方便。 二、大气压强的大小 （2）金属盒气压计（又称无液气压计） 它的主要部分是一个波纹状真空金属盒，大气压变化时，金属盒会发生变化，传动装置将这种变化转化为指针的偏转，指示出大气压的大小。 氧气瓶和灭火器上的 气压计也是一种无液气压计 金属盒气压计 二、大气压强的大小 【例题2】如图所示是托里拆利实验的规范操作过程，关于托里拆利实验，下面说法正确的是（　　） A．玻璃管倾斜后会影响实验测量结果 B．实验中玻璃管内水银面的上方有少量空气 C．大气压的数值等于760mm水银柱产生的压强 D．因为大气压大于玻璃管内这段水银柱产生的压强，所以水银柱不会落下 C 二、大气压强的大小 A．水银柱产生的压强跟水银柱的高度和水银的密度有关，与玻璃管倾斜、玻璃管的粗细无关，故A错误； B．在玻璃管中装满水银是为了排净管中的空气，使大气压等于水银柱产生的压强，故B错误； C．当玻璃管上方为真空时，大气压等于水银柱产生的压强，所以玻璃管外大气压等于760mm水银柱产生的压强，故C正确； D．玻璃管内水银柱不会落下是靠大气压支持，大气压的数值等于这段水银柱产生的压强，故D错误。 故选C。 大气压强的应用 03 第5节 大气压强 三、大气压强的应用 （1）日常生活中利用大气压强的实例 吸饮料 针管吸药液 钢笔吸墨水 1. 大气压强的应用 三、大气压强的应用 垃圾清扫车 吸尘器 利用吸盘搬运玻璃 三、大气压强的应用 “拔火罐” 拔火罐时，先把酒精在罐内烧一下，罐内空气受热排出，此时迅速把罐扣在皮肤上，等到罐内的空气冷却后压强降低，小于外面的大气压，外面的大气压就将罐子“吸”在皮肤上，因此这是由于大气压强的作用引起的。 因罐内的大力吸引而引起人体血管扩张，血流加快，新陈代谢旺盛，组织营养得到改善，提高机体的抗病能力。 三、大气压强的应用 2. 大气压与海拔高度的关系 （1）大气压与海拔高度有关 海拔越高，空气越稀薄，大气压越小。测量结果表明，海平面附近的大气压约等于1个标准大气压。 在海拔3000m以内，每升高10m，大气压大约减小100pa。在珠穆朗玛峰的峰顶，大气压只有3.2×104 Pa。 大气压强随 海拔高度而变化 三、大气压强的应用 （2）大气压随海拔高度的升高而减小的原因： 大气压由于大气受重力而产生，因为海拔越高，空气越稀薄，空气密度变小，大气重力变小，因此大气压就会降低。当离开地面的高度达到100km时，大气就变得极其稀薄了。 三、大气压强的应用 （3）高度计 如果无液气压计的刻度盘上标上的是高度，就变成了高度计。 因为大气压强随高度的增加而减小，我们可测出不同高度的气压值，把它们的对应关系刻在无液气压计的刻度盘上即可。 气压计 高度计 三、大气压强的应用 3. 液体沸点跟气压的关系 （1）探究实验 如图所示，将水加热至沸腾后停止 加热，沸腾停止，若将烧瓶内部的空气 抽出，停止沸腾的水又重新沸腾起来。 现象分析：抽出空气，瓶内的气压降低，停止沸腾的水还能重新沸腾起来，说明瓶内水的沸点降低了。 实验结论：液体的沸点与液体表面上方的气压有关，气压降低，沸点降低，气压升高，沸点升高。 三、大气压强的应用 演示实验——《停止沸腾的水浇上冷水后会怎样》 三、大气压强的应用 （2）水的沸点与气压值对照表 气压值 （×103pa） 1 2 3 5 10 20 30 50 70 101 沸点（℃） 4 16 23 32 46 60 69 81 90 100 观察表格可以得出水的沸点与气压之间的关系：气压越大，水的沸点越高；气压越小，水的沸点越低。 在海拔8848m的珠穆朗玛峰顶上，大气压约为31000pa，水的沸点大约是70℃（69~75℃间），这样的温度，连面条也煮不熟。 在标准大气压下，水的沸点100℃. 三、大气压强的应用 2. 高压锅的原理 高压锅把水紧密地封闭起来，水受热蒸发产生的水蒸气不能扩散到空气中，只能保留在高压锅内，就使高压锅内部的气压高于1个大气压，水的沸点升高，要在高于100℃时才沸腾，这样高压锅内部就形成高温高压的环境，饭就容易很快做熟了，并且相当酥烂。 家用高压锅使用温度大约为110～120℃ 高原边防哨所战士用压力锅煮面条 三、大气压强的应用 【例题3】小明全家从上海自驾去拉萨旅行的途中，发现充有保鲜气体的密封面包包装袋（如图所示）突然破裂。为了探究原因，小明查阅资料后得知： （1）所有材料能够承受的压强都有一定的限度，加在材料上的压强一旦超过这个限度，材料就会损坏； （2）上海平均海拔2.19m，拉萨平均海拔3650m； （3）大气压的大小与海拔高度有关，如表所示： ①分析比较表中p随h的变化情况，可得出的结论是______； ②结合所学知识及上述信息，指出包装袋破裂的原因，并写出分析过程：____。 见解析 见解析 海拔高度h/（m） 0 500 1500 2000 3500 4500 6000 大气压强p/（kPa） 101.3 95.5 84.0 79.5 65.8 57.7 47.2 三、大气压强的应用 ①由表中数据可知，海拔越高，大气压越低，所以大气压随高度的增加而减小。 ②小明全家从上海自驾去拉萨旅行的途中，海拔高度增大，大气压强减小，密封袋内部的气体压强大于外界大气压强，使充有保鲜气体的密封面包包装袋破裂。 三、大气压强的应用 【例题4】寒假期间小吴同学和父母去西藏旅游，旅游期间细心的小吴同学发现一个有趣的现象，用普通的锅煮不熟面条，他回想起了物理老师做过如图所示的实验，在烧瓶中注入刚沸腾的水，塞紧瓶塞，将烧瓶倒置， 再用_______（选填“冷水”或“热水”）浇烧瓶的底部，可以观察到水重新_______；通过该实验小吴同学终于明白了在高原地区普通锅煮不熟面条的道理，其道理是：_________________。 气压越低，沸点越低 冷水 沸腾 三、大气压强的应用 在烧瓶中注入刚沸腾的水，塞紧瓶塞，将烧瓶倒置，用冷水浇烧瓶底部，烧瓶中液体上方的水蒸气遇冷液化，液面上方气压降低，水的沸点降低，水重新沸腾。 高原地区地势高，大气压低，水的沸点随之降低，因此当水沸腾时，水的温度不够高，所以高原地区普通锅煮不熟面条。 课 堂 总 结 04 第5节 大气压强 课堂总结 ①大气对其内部各个方向产生压强，称为大气压强。 ②产生原因：空气受重力，且具有流动性。 ③大气压存在的著名实验：马德堡半球实验。 ①托里拆利实验：首次测出大气压的大小p0=p水银。 ②标准大气压：760mm水银柱产生的压强。p0=1.013×105Pa ③气压计：水银气压计、金属盒气压计。 ①大气压与高度的关系：海拔高度越高，气压越低。 ②液体的沸点与液体表面上方气压的关系： 气压减小，沸点降低，气压增大，沸点升高。 ③利用大气压的实例：“吸”液体、吸盘、拔火罐等。 大气压强 大气压 的大小 大气压 的存在 大气压 的应用 46 提 升 训 练 05 第5节 大气压强 提升训练 1. 如图所示，用两个吸盘模拟马德堡半球实验；将两个吸盘对接，用力挤压出空气后难以将其分开，说明吸盘内部气体压强______（选填“大于”“等于”或“小于”）大气压强；若在海拔更高的地方做同样的实验，将其分开所需的力更小，说明海拔越高，大气压强越______。 小 小于 将两个吸盘对接，用力挤压出空气后难以将其分开，吸盘内部气体压强小于大气压强，在内外压力差的作用下，吸盘被紧紧压在一起，很难拉开。 若在海拔更高的地方做同样的实验，吸盘内外压强差减小，压力减小，将其分开所需的力更小，说明海拔越高，大气压强越小。 提升训练 2. 第一个证明大气压存在的著名实验是____________，如图所示，老师在做托里拆利实验时（当地气压为标准大气压），试管的顶端混入了部分空气，实验时测得管内水银柱的高度将______（填“大于”、“等于” “小于”）760mm，如果将试管顶端 开一个孔，管内水银柱会不会喷出来 ________（填“会”“不会”）。 不会 马德堡半球实验 小于 提升训练 第一个证明大气压存在的实验是马德堡半球实验。 在做托里拆利实验时水银柱上方是真空，外界大气压 p0=ρ水银gh 则试管内部水银柱的高度为760mm，试管的顶端混入了部分空气，此时水银柱上方存在压强p，此时 p0 - p=ρ水银gh1 所以管内水银柱的高度将变小。 将试管顶端开一个孔，形成上端开口底部相连的连通器，试管中的液面会与容器中的液面高度相同，管内水银柱不会喷出来。 提升训练 3. 如图是托里拆利实验的流 程，关于托里拆利实验，说法 正确的是（　　） A．托里拆利实验可以把水银 替换成水，其余器材不变，由此计算大气压强 B．向上移动玻璃管，水银柱的高度不变 C．实验中用的玻璃管越粗，水银柱高度越低 D．标准大气压指760mm水银柱的压力 B 提升训练 A．由于大气压不变，若换用密度比水银小的水做实验，由 可知，大气压能支撑的液柱高度会增大，大于玻璃管的长度，无法完成实验，故A错误； BC．水银柱的高度取决与外界大气压的大小，与玻璃管的位置和粗细无关，故B正确，C错误； D．1标准大气压指760mm水银柱产生的压强，故D错误。 故选B。 提升训练 4. 护士给病人输液时，药水瓶上插着两根管，一根给病人输液，另一根通过瓶盖扎进瓶内药水中，如图所示。这根“闲置”管是为了_______（填“利用”或“不利用”）大气压强。由于针头较细，为确保药液的流速，需要将药水袋提升到相对针管一般不低于1.3m的高度，由此推算针管处受到的液体压强为________Pa。（g=10N/kg，ρ药=ρ水） 利用 1.3×104 提升训练 输液时，如果没有这根“闲置”管，外部压强大于瓶内压强时，液体就无法输入到人体中，所以这根“闲置”管是利用大气压使药液顺利流出的； 针管处受到的液体压强 提升训练 5. 在教科书中，用图表示了大气压强从海平面到高空的变化。 ①建立表格，将图的信息记录在该表格内。 ②小明外出旅游发现：在山下购买的瘪瘪的密封零食袋，在高山顶上会鼓起来。请根据图的信息解释现象。 ②海拔高度越高，大气压强越小。在高山上时，零食袋内部气压大于外界大气压，所以会“鼓胀”。 ① 位置 海拔高度（米） 大气压强值 海平面 0 1.0标准大气压 布达拉宫 3756 0.63标准大气压 玉龙雪山 5596 0.50标准大气压 珠穆朗玛峰 8844 0.32标准大气压 客机巡航高度 10000 0.27标准大气压 提升训练 根据图片中大气压强从海平面到高空的变化情况，设计高于压强随着高度变化的关系表格如下。 由于大气压随高度增加而减小，所以山顶上的气压比山脚下的气压低，而密封的零食包装袋内气压不变，当袋内的气压大于外部大气压时，包装袋则会鼓起来。 提升训练 6. 如图是医院使用的负压救护车，小松查阅资料得知： （1）“负压救护车”救护舱内外气压差保持在10～38pa 之间，防止空气外流； （2）为防止交叉感染，舱内每小时换气20次，通过排风净化装置将舱内气体无害化排出，增大排风装置排风量，能降低救护舱内气压。 ①“负压救护车”执行任务时救护舱内气压______外界大气压（选填“大于”“小于”或“等于”）； ②“负压救护车”从低海拔地区开往高海拔地区执行任务时，需要增大排风量，请分析原因：_________； ③下列物体内部空间处于“负压”状态的是____ 。 A．正在烧煮的高压锅 B．开始吸饮料时的吸管 C．充满气的轮胎 小于 B 见解析 提升训练 ①由题意知负压救护车执行任务时，救护舱内气压小于外界气压，舱内气体才不会排出舱外。 ②负压救护车由低海拔地区开往高海拔地区时，车外气压随高海拔升高而降低，若车内气压保持不变，则车内外气压差会升高，而不能达到标准，而通过增大排风量，车内气压会降低，从而可维持救护舱内外的气压差值保持在标准范围。 ③A．烧煮的高压锅，锅内气压大于锅外气压，不是处于负压状态； B．开始吸饮料时的吸管，管内空气被吸出，压强减少，而管外大气压保持不变，则此时管内气压小于管外气压，于是饮料被压进吸管，所以管内是处于负压状态，B符合题意； C．充满气的轮胎，胎内气压大于胎外气压，不是处于负压状态。 故选B。 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 $$