内容正文:
第九章 压强
9.3 大气压强
★学习目标
1.了解大气压强的存在;
2.认识托里拆利实验,知道大气压强的大小;
3.知道大气压强特点;
4.了解大气压强与社会生活中的应用。
课前小实验:
在广口瓶内装少量细沙,将一块浸有酒精的棉花点燃后投入瓶中,然后迅速把剥去壳的熟鸡蛋紧盖在瓶口上。待纸熄灭后,向瓶外浇冷水,待会鸡蛋被压入了瓶中。
一、大气压强
大气压强定义:大气对浸在其里面的物体产生的压强
生活中常见利用大气压强的例子:
二、大气压强的大小
探究实验:大气压强的测量
实验过程:
1.如图所示,把长约1m,一端封闭的玻璃管装满水银,用手指堵住,然后倒插入水银槽中,放开手指,观察水银面变化;
2.把玻璃管倾斜,观察玻璃管内水银面变化情况。
实验分析:玻璃管上端为真空,没有压强,玻璃管内的水银之所以能够高于水银槽内的水银,就是因为水银槽内的水银受到大气压强的作用
实验结论:
大气压强的数值等于它支撑的水银柱产生的压强,即p大气=p水银=ρ水银gh。
此实验最早是由意大利物理学家托里拆利做的,他测得水银柱的高度为760 mm。我们通常把760 mm高的水银柱产生的压强叫做标准大气压,用字母p0表示。
粗略计算中,标准大气压可取
例题再现:1.在托里拆利实验中如果将水银换为水,一个标准大气压能支持多高的水柱?
解:一个大气压能支持的水柱高为:
答:一个大气压能支持10.13m的水柱。
【学以致用】
1.在做托里拆利实验时,如果使玻璃管倾斜,那么管内水银柱( )。
A 长度减小 B 高度不变 C 高度增大 D 高度减小
2.在冬天,保温瓶未装满水,当瓶内温度下降时软木塞不易拔出,这主要是( )。
A、塞子与瓶口间摩擦力太大;
B、瓶口遇冷收缩;
C、瓶内气压小于大气压;
D、原先塞子塞的太紧
三、大气压随高度的变化
拿一个瓶子,装有带颜色液体,把两端开口的玻璃细管插入瓶中,从管口向里吹气,使瓶内气压大于大气压,停止吹气后,细管内液面上升,如图。
拿着自制气压计从楼下到楼上,观察玻璃管内水柱高度的变化。会看到什么现象?
发现:大气压随高度增加而减小
大气压随高度的变化如图
大气压变化的规律:在海拔3000m以内,每上升10m、大气压大约降低100 Pa。
气压计:测量气压的仪器,如图是金属盒式气压计。
四、大气压的应用
生活中经常应用到大气压,大家多观察、多思考。
【学以致用】
1.在做托里拆利实验时,如果使玻璃管倾斜,那么管内水银柱( )。
A、长度减小 B、高度不变 C、高度增大 D、高度减小
2.在冬天,保温瓶未装满水,当瓶内温度下降时软木塞不易拔出,这主要是( )。
A、塞子与瓶口间摩擦力太大;
B、瓶口遇冷收缩;
C、瓶内气压小于大气压;
D、原先塞子塞的太紧
3.下列说法正确的是( )。
A、大气对浸在它里面的物体竖直向下的压强叫大气压强;
B、做托里拆利实验的玻璃管越粗,管内外水银面的高度差就越小;
C、在标准气压下,用80cm长的玻璃管也可以做托里拆利实验;
D、玻璃管倾斜会影响托里拆利实验的测量结果。
4. 在冬天,保温瓶未装满水,当瓶内温度下降时软木塞不易拔出,这主要是( )。
A、塞子与瓶口间摩擦力太大;
B、瓶口遇冷收缩;
C、瓶内气压小于大气压;
D、原先塞子塞的太紧
5.拉动注射器的活塞将药水吸进注射器中是利用了( )。
A注射器中的压力;
B大气压强的作用;
C液体内部的压强;
D连通器的原理
6.关于下面四幅图的说法正确的是( )。
A.如图:将竖直玻璃管倾斜,水银柱的高度变大;
B.如图:盆景中的水位能保持一定高度,是利用了连通器原理;
C.如图:A管中水面上升,是因为流体中流速越大的位置压强越大;
D.如图:把水气压计从山下移到山顶,细管内的水柱上升
【基础知识•过关检测】
1.物理学史上第一个准确测出大气压值大小的科学家是 ( )
A.马德堡 B.伽利略
C.托里拆利 D.帕斯卡
2.大气压与海拔有关,在海拔3000m以内,大约每升高10m,大气压降低______Pa,某地的海拔约2 000 m,粗略估算该地的大气压是____________Pa。(标准大气压取1.0×105 Pa)
3.如图所示,小明同学在物理实验室利用托里拆利实验测量大气压强的值。
(1)实验时他没有将玻璃管竖直放置,而是稍稍倾斜了,如图所示,则此时大气压强等于__________mm高水银柱产生的压强,此时的大气压____________(选填“大于”“等于”或“小于”)标准大气压。
(2)将玻璃管下压一点,且管内水银面上方仍是真空,水银面的高度差将____________(选填“升高”“不变”或“降低”)。
(3)若移到高山顶上去做此实验,则测量结果将______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)如果其他条件不变,用水来代替水银做实验,水____________(选填“会”或“不会”)充满玻璃管,所以测不出大气压的值。
4.地球被几百千米厚的大气层包围着,大气对浸在其中的物体有压强。以下实例中,与大气压作用有关的是 ( )
A.沙漠越野车安装宽大的车轮
B.用吸管吸玻璃杯中的饮料
C.船经过船闸从上游驶往下游
D.利用圆木滚动来搬运巨石
5.如图所示是在一个标准大气压下完成的托里拆利实验,原来玻璃管竖直,后来让玻璃管倾斜,水银充满全管,有关尺寸如图所示。下列说法中错误的是( )
A.玻璃管倾斜后,水银对玻璃管上端有压强
B.外界大气压强等于76 cm高水银柱所产生压强
C.玻璃管竖直时,上端无水银的部分肯定是真空
D.玻璃管倾斜后,若不慎将上端碰出一小孔,则水银会向上喷出
6.如图是负压救护车,车内空间为负压舱,它能有效防止病毒传播,负压装置的主要部分是一个抽气机,将经消毒、杀菌处理后的被污染空气____________(选填“从车内抽出”或“抽入至车内”),使车内气压____________(选填“高于”“低于”或“等于”)车外大气压,在 作用下,清洁的空气只能由车外流向车内。
7.同学们梳理了教材中与压强知识相关的实验,如图所示,其中分析正确的是( )
A.甲图实验,装有水的瓶子竖放在海绵上,瓶中水越少,海绵凹陷越明显
B.乙图实验,当压强计的探头在水中深度逐渐增大时,U形管两边液面高度差不变
C.丙图实验,测出拉开吸盘时的拉力,可得出大气对吸盘的压力,再测出吸盘的面积,
可估测大气压强的值
D.丁图实验,利用托里拆利实验装置,测出的大气压高于标准大气压
8.如图甲所示的是高压锅的构造图,高压锅出气孔的直径为4mm,图乙为水的沸点与气压的关系图像。
(1)请说明高压锅为什么能将食物加热到100℃以上?
(2)当外界气压为1个标准大气压时,用这种高压锅烧水时,水的沸点为115℃。
①此时锅内外的压强差为多少Pa?
②应使用质量为多大的限压阀?(π取3,外界大气压值取)
9.如图所示,将底面积为 、质量为 的茶壶放在面积为 水平桌面中央。茶壶内装有 的茶水,假设茶水密度近似等于水的密度。
( ,g取 )求:
(1)水对茶壶底的压力;
(2)容器对水平桌面的压力和压强;
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