第九章 第三节《大气压强》、第四节《跨学科实践》【新课标·新素养】2024-2025学年八年级物理下册精品讲义+分层练（人教版）

【新课标·新素养】2024—2025学年八年级物理下册精品讲义与分层练 第九章 压强 第三节 大气压强 第四节 跨学科活动：制作简易活塞式抽水机 教材知识精品讲义 知识点 1 大气压强的存在 一、概念：大气对①_______它里面的物体产生的压强叫作大气压强，简称大气压或气压。 二、产生原因：大气受②_______作用且具有③_______。 三、特点：大气向各个方向都有压强；在同一高度向各个方向的压强大小④______________。 四、验证：马德堡半球实验。 拓展解读 人体平常感受不到大气压的原因：大气压是地球表面的空气受重力作用而产生的，由于人身体的内外气压相等，所以人虽然受到大气压的作用但并没有压迫感。 知识点2 大气压的测量 一、托里拆利实验 意大利科学家托里拆利精确测出了大气压强值，标准大气压可以托起⑤_______高的水银柱，即这段水银柱产生的压强等于标准大气压，其大小p≈⑥_______Pa。 二、气压计 测量⑦____________的仪器叫作气压计，常用的有水银气压计和金属盒气压计(又叫作无液气压计)，水银气压计测量比较准确，但携带不便；金属盒气压计不仅携带方便，还可以改造成高度计。 三、大气压的变化 (1)大气压与海拔的关系：海拔越高，气压⑧_______。在海拔3000m以内，大约每升高10m,大气压减小100Pa。 (2)大气压与天气、季节的关系：大气压一般是晴天比阴天⑨_______,冬季比夏季高。 (3)沸点与气压的关系：液体的沸点随气压的减小而⑩_______,随气压的增大而⑪_______。 拓展解读 因为大气的密度是不均匀的，所以大气压强不能和液体压强一样用公式p＝ρgh通过计算求得，只能通过测量得到。 拓展解读 大气压的产生原因是空气受到重力的作用且具有流动性。海拔越高，空气越稀薄，空气密度越小，则其受到的重力变小，因此大气压就会降低。 巧学妙记 高度增加气压小，沸点跟着气压跑；冬天气压变得高,阴天气压又变小。 知识点 3 大气压的应用 一、大气压在日常生活中的应用 吸盘挂物体 吸管吸饮料 滴管吸液体 拔罐 二、活塞式抽水机 如图所示，活塞式抽水机上有两个只能向上开启的阀门A、B,当提起活塞时，阀门A受到大气压的作用而⑫______________,活塞的下面空气稀薄，气压小于外界的大气压，低处的水受到大气压的作用推开阀门B进入圆筒；当压下活塞时，阀门⑬______________被水压下而关闭，水受阻不能向下流动，于是冲开阀门⑭______________涌到活塞上面；再提起活塞时，活塞上面的水迫使阀门A关闭，水从侧管流出，与此同时低处的水又在大气压的作用下推开阀门B进入圆筒。活塞不断地上下移动，水被不断地抽上来。 【答案】 ①浸在 ②重力 ③流动性 ④相等 ⑤760mm ⑥1.013×105 ⑦大气压 ⑧越低 ⑨高 ⑩降低 ⑪升高 ⑫关闭 ⑬B ⑭A 特别提醒 日常生活中，使用吸盘挂物体、用吸管喝饮料、用滴管吸液体、拔罐时玻璃罐紧紧吸附在皮肤表面，“吸”实际上都是指大气压的作用，而不是“吸力”的作用。 拓展解读 活塞式抽水机是利用大气压把水“压”上来的，因为大气压有一定的限度,因而抽水高度也有一定的限度，在标准大气压下，抽水高度不超过10.3m。 重点实验 大气压的测量 实验过程 如图所示，在长约为1m、一端封闭的玻璃管里灌满水银，用手指将管口堵住，然后倒插在水银槽中。放开手指，管内的水银面下降到一定高度时就不再下降，这时管内外水银面的高度差约为760mm。把玻璃管倾斜，高度差 实验分析 实验中玻璃管内水银面的上方是真空，管外水银面的上方是空气，玻璃管内水银面之所以能够高于水银槽内的水银面，是因为大气压支持管内这段水银柱不会落下，大气压的数值等于这段水银柱产生的压强 实验结论 托里拆利测得管内外水银面的高度差为760mm。ρ水银=水银gh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m≈1.013×105Pa。通常把这样大小的大气压叫作标准大气压(p0)。在粗略计算中，po可以取1×105Pa 特别提醒 (1)实验时，玻璃管内灌满水银，目的是堵住玻璃管口，防止空气进入玻璃管内； (2)如果玻璃管内漏入一些空气，因为管内空气能够产生压强，所以会使水银柱的液面下降，测量结果偏小； (3)由于地区差异，测得的大气压不一定等于标准大气压。 拓展解读 托里拆利实验用水银而不用水的原因：假如用水进行实验，由实验原理po=ρ水gh水可得,10.336m。即标准大气压能支持约10.336m高的水柱，实验中很难操作。 题型1 对托里拆利实验的认识和分析 【题型解法】在解答有关利用托里拆利实验测量大气压强的问题时，要理解实验原理，明确玻璃管中的水银柱高度只与外界大气压的大小有关，与玻璃管的粗细、向上提或向下压、是否倾斜等其他因素无关。同时要注意运用连通器知识分析玻璃管破口问题。 例1【易错】(2024辽宁台安期中)如图所示，关于托里拆利实验，下列说法正确的是( ) A.玻璃管向下移动，玻璃管内外水银柱高度差变小 B.玻璃管倾斜放置时，玻璃管内外水银柱高度差会变大 C.换用粗玻璃管做实验，玻璃管内外水银柱高度差将变小 D.将此装置从地面移至山顶，玻璃管内外水银柱高度差会变小 【解析】由托里拆利实验可知，玻璃管中水银柱的高度只与外界大气压有关，与玻璃管的粗细、是否上下移动以及是否倾斜等其他因素无关，故A、B、C选项错误。将此装置从地面移至山顶时，外界大气压变小，由p=ρ水银gh可知,玻璃管内外水银柱的高度差会变小,故D选项正确。 【答案】D 题型2 估测大气压强 【题型解法·】解答估测大气压相关问题时，首先要通过受力平衡判断大气施加的压力大小，然后测量受力面积，进而根据压强公式p＝,求出大气压强。要从影响大气施加压力的大小和测量受力面积的角度出发，分析实验误差，特别注意摩擦力、装置漏气等因素对测量结果的影响。 例2(2024福建泉州泉港期中)如图所示，小庄学习大气压的知识后，想利用注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材粗略测出大气压强值。 (1)实验时，先让注射器吸入少量水，然后将活塞推入注射器底端，当注 射器的小针管部分充满水后，再用橡皮帽封住注射器的小针管。这样操作的目的是____________________________。 (2)水平向右慢慢地拉动注射器针筒，当针筒刚开始滑动时，记录弹簧测力计的示数F=12N。此时活塞在水平方向上主要受到______________的拉力和_______的压力。 (3)利用注射器的容积和刻度尺测出活塞的横截面积S=10－4m2。 (4)数据处理： ①实验中大气对活塞产生的压力是_______。 ②根据测量的数据，计算出大气压强p=_______Pa。 ③测出大气压的值比当时的实际气压105Pa大的主要原因是___________________________________。 【解析】(1)将活塞推至底部并用橡皮帽堵住小针管，这样做的目的是排尽注射器内的空气； (2)当针筒刚开始活动时，根据二力平衡的条件可知，活塞在水平方向上所受的大气压力与弹簧测力计的拉力大小相等； (4)当弹簧测力计的示数为F=12N时，注射器中的活塞刚开始滑动，此时活塞受到的拉力和大气对活塞的压力是一对平衡力，因此大气对活塞的压力也为12N；②此时的大气压强：；③拉动活塞时活塞和注射器针筒间存在的摩擦会影响测得拉力的大小。 【答案】(1)排尽注射器内的气体 (2)弹簧测力计 大气 (4)①12N ②1.2×105 ③活塞与注射器针筒之间存在摩擦力 《分层练》第3节 大气压强 第4节 跨学科实践：制作简易活塞式抽水机 基础过关全练 知识点 1 大气压强的存在 1.【跨学科·物理学与日常生活】(2024河南唐河期中)下列实例不能说明大气压强存在的是( ) A.如图甲：杯子中的饮料上升到嘴里 B.如图乙：塑料吸盘压在光滑的墙上 C.如图丙：塑料管里的水不会流出来 D.如图丁：液体从容器侧壁的孔中喷出 2.【新课标·中华优秀传统文化】如图甲所示是一件收藏于山东省淄博市博物馆的战国时期的汲酒器，其顶端为封闭的龙首衔环，上端为中空竹节形长柄，在龙首之下第二竹节处有一方孔(a),下端为一荷蕾形容器，底部正中有圆孔(b)；其汲取酒水过程如图乙所示，请分析它是如何汲取酒水的。 (1)当汲酒器内充满酒水时，用手严密地按住方孔(a),向上提升长柄将汲酒器移至空中，此时汲酒器中的酒水会不会流出来？说明理由。 (2)当汲酒器移至目的容器上方时，松开方孔(a),酒水会不会落向容器？说明理由。 知识点 2 大气压的测量 3.【跨学科·物理学与日常生活】(2024山东临邑二模)如图所示为同一包密封食品分别在德州市和青藏高原的两张照片，两地温度基本相同。图片_______(选填“甲”或“乙”)是在青藏高原拍的，原因是从低海拔地区到高海拔地区，大气压强_______(选填“变大”“变小”或“不变”)。 4.【原创】如图所示，在利用托里拆利实验装置测量大气压的实验中： 【测量原理】 (1)如图丙所示，玻璃管内水银面的上方是______________,管外水银面的上方是空气，是______________支持这段水银柱不会落下，大气压的数值与这段水银柱所产生的压强_______(选填“相等”或“不相等”)。 【解释证据】 (2)如图丙所示，实验中测得玻璃管内外水银面的高度差为760mm。 (3)通过计算可知当地的大气压为_______Pa；(ρ水银=13.6×103kg/m3,计算结果保留三位小数) 【交流评估】 (4)如图丁所示，实验中当玻璃管倾斜放置时，水银柱的高度h_______,水银柱的长度_______。(两空均选填“变大”“变小”或“不变”) (5)若实验中玻璃管内进有少量的空气，则测量出大气压的数值_______(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。 (6)如果将实验装置移入足够大的玻璃罩内(如图戊所示)，用抽气机逐渐抽出玻璃罩内的空气，将会看到玻璃管内水银柱的高度_______(选填“变大”“变小”或“不变”)。 知识点3 大气压的应用 5.【新课标·中华优秀传统文化】中医文化博大精深、源远流长。如图所示是“拔罐”时所用的玻璃罐，玻璃罐下端开口，使用时先对罐中的气体加热，然后将玻璃罐开口迅速按到人体皮肤上，自然降温后，玻璃罐紧紧吸附在人体穴位处，这说明了_______的存在；“拔罐”的原理是利用罐内外的______________(选填“温度差”或“气压差”)使罐吸附在人体穴位(治疗部位)上。 6.【跨学科·物理学与工程实践·教材图片变式】如图为活塞式抽水机工作原理的示意图，其中POQ是手柄，能绕着O点转动，P点通过连杆与活塞相连，A、B是单向阀门，只能向上开启，请回答下列问题： (1)如图甲所示，当在Q点对手柄施加_______(选填“向上”或“向下”)的作用力时，圆筒中的活塞向上运动，阀门_______(选填“A”或“B”)打开，水在_______(选填“大气压”·或“水压”)作用下经过阀门流入圆筒； (2)如图乙所示，活塞向下运动时，阀门B在_______(选填“大气压”或“水压”)作用下关闭，而阀门A打开，圆筒中的水不断上升到活塞上方； (3)如图丙所示，在Q点用力向下压手柄时，手柄上P点受到的阻力方向_______(选填“向上”或“向下”)，活塞上方的水从出水管口流出；某地居民在安装此抽水机时，下端水管已插入水中，但无论怎样移动活塞，水管口都没有水流出，可能的原因是____________________________。(写一条即可) 能力提升全练 7.(2024河北中考，23，)如图所示，在铁桶内放少量的水，用火加热，沸腾之后把桶口堵住，然后浇上冷水。在_______作用下，铁桶被压扁了。这种作用在生活中有很多应用，请举出一个实例:________________ ___________________________________________________________________________。 8.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。 9.【新中考·创新实验】(2024江苏盐城中考,24,)两个规格相同、装有不同体积空气的气球相连通，空气该如何流动？小明为此设计实验展开探究。 【明确思路】 要判断空气如何流动，需知道两球内部空气______________的关系。 【收集证据】 (1)如图甲，将气球套在三通玻璃管的一端，用橡胶管把气压传感器和注射器分别与三通玻璃管另外两端相连。用细线把气球、气压传感器和注射器与三通玻璃管的连接处扎紧，防止______________。 (2)将注射器内的空气，通过橡胶管为气球充气，充气结束后立刻用夹子______________连接注射器和三通玻璃管的橡胶管，记录气球半径和传感器显示的气压值。 (3)解开其中一根细线，拔出_______,用注射器再次吸取一定体积的空气，重复以上实验。 (4)按照步骤3，多次实验，获取足够多的半径和气压数据。 (5)将探究实验所得的数据以气球半径为横坐标，内外压强差为纵坐标绘制得到如图乙图像。 【交流结论】 (1)若小气球半径R1=2cm,大气球半径R2=4cm,则它们相连通后空气将向半径_______的气球流动。 (2)两个规格相同、装有不同体积空气的气球相连通，空气流动可能发生的情况有_______种。 素养探究全练 10.【新中考·创新实验】小明用轻质吸盘等器材估测大气压的大小。 (1)制订计划时，小明认为大气压强无法直接测量，需要测量压力大小和受力面积再算出大气压值，所以本实验的原理是______________。根据______________的条件，压力大小等于______________,受力面积可由吸盘的直径计算得出。 (2)进行实验时小明将蘸水的塑料吸盘放在光滑玻璃板上，再用力挤压吸盘，目的是_____________________。 (3)用如图所示的方法，测出吸盘与玻璃板接触面的直径D。 (4)用弹簧测力计缓慢向上拉动吸盘，直到吸盘刚好_______玻璃板时记录弹簧测力计的示数为F,计算大气压的表达式是p=_______(用题中出现的物理量符号表示)。 (5)小明通过实验测算出的大气压值与标准大气压值相比偏小，造成这一现象可能的原因是____________________________(写出一种原因)。 【参考答案及解析】 第3节 大气压强 第4节 跨学科实践：制作简易活塞式抽水机 基础过关全练 1.D 甲图中，吸管内的空气被吸走，杯中饮料在大气压强的作用下通过吸管进入嘴中；乙图中，塑料吸盘内的空气被挤出，吸盘在大气压强的作用下被压在光滑墙壁上；丙图中，由于大气压强的作用，对纸片产生向上的力，托住塑料管中的水不会流出来；丁图说明液体对容器侧壁产生压强，不能说明大气压强的存在。 2.【解析】 (1)若按住方孔(a),则(a)孔与外界大气隔绝，而在大气压的作用下酒水不会从圆孔(b)流出； (2)汲酒器内充满酒水，当移至目的容器上方时，若方孔(a)打开，则两个小孔都与外界大气相通，酒水会在重力的作用下流出。 3.【答案】乙 变小 【解析】密封包装袋内的气压不变，从德州市到青藏高原时，海拔升高，大气变稀薄，大气压强变小，此时袋内气压高于外界大气压，包装袋会鼓起，因此图乙是在青藏高原拍的。 4.【答案】(1)真空 大气压 相等 (3)1.013×105 (4)不变 变大 (5)小于 (6)变小 【解析】 (1)利用托里拆利实验测量大气压时，要在玻璃管内灌满水银，这样可以将管内空气全部排出，竖起后，水银柱下落，管内水银面上方为真空，管外水银面的上方是空气，是大气压支持这段水银柱不会落下，所以大气压的数值与这段水银柱所产生的压强相等； (3)大气压的数值等于这段水银柱所产生的压强，即p=ρ水银gh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m≈1.013×105Pa； (4)如果实验时玻璃管倾斜，管内水银柱产生的压强仍等于大气压，大气压不变，故水银柱的高度不变，但是水银柱的长度变大； (5)若实验中玻璃管内进有少量的空气，该部分空气也将产生压强，则管内外水银面的高度差小于76.0mm,测量出大气压的数值小于真实值； (6)水银柱产生的压强与水银槽外的气压相等，当用抽气机逐渐抽出玻璃罩内的空气时，水银槽外的气压减小，则玻璃管中水银柱产生的压强也会相应减小，故玻璃管中水银柱的高度将变小。 5.【答案】大气压 气压差 【解析】对罐中的气体进行加热，然后将玻璃罐开口迅速按到人体皮肤上，自然降温后罐内气压小于大气压，玻璃罐在内外气压差的作用下吸附在人体穴位上，这也证明了大气压的存在。 6.【答案】(1)向下 B 大气压 (2)水压 (3)向下水管与抽水机接头处漏气 【解析】 (1)如图甲，在Q点对手柄施加向下的作用力时，手柄的P点向上运动，拉动活塞向上运动，阀门A受到大气压的作用而关闭，活塞下方空气稀薄，气压小于外界大气压，低处的水在大气压作用下推开阀门B进入圆筒； (2)如图乙所示，活塞向下运动时，阀门B在水压作用下关闭，而阀门A被水冲开，圆筒中的水不断上升到活塞上方； (3)如图丙，在Q点用力向下压手柄时，P点一端拉动连杆向上运动，由于物体间力的作用是相互的，连杆会对P点产生一个向下的阻力；抽水机是利用大气压工作的，无论怎么移动活塞，水管口都没有水流出，可能是水管与抽水机接头处漏气或者阀门A处漏气，圆筒内的气压等于大气压，无法把水压上来。 能力提升全练 7.【答案】大气压 吸盘(合理即可) 【解析】在铁桶内放入少量的水，用火将水加热至沸腾，桶内的水汽化形成大量水蒸气，将桶口堵住，然后浇上冷水，此时桶内的大部分水蒸气遇冷液化，桶内压强减小，铁桶在大气压的作用下被压扁。生活中运用大气压的例子有吸盘、用吸管喝饮料等。 8.【答案】从车内抽出 低于 大气压 【解析】车内空间为负压舱，其负压装置的主要部分抽气机将被污染的空气经消毒、杀菌处理后从车内抽出，使车内气压低于车外大气压，在大气压作用下，清洁的空气只能由车外流向车内。 9.【答案】【明确思路】压强 【收集证据】(1)漏气 (2)夹住 (3)注射器 【交流结论】(1)大 (2)3 【解析】【明确思路】空气由压强大的位置流向压强小的位置，因此要判断空气如何流动，需知道两球内部空气压强的大小关系。 【收集证据】 (1)实验中要通过橡胶管使用注射器为气球充气来改变气球内部空气的多少，从而获得不同气球半径所对应的内部气体压强，因此需要保证实验装置的气密性，使用细线把气球、气压传感器和注射器与三通玻璃管的连接处扎紧，防止装置漏气； (2)每次充气结束后应该立刻用夹子夹住连接注射器和三通玻璃管的橡胶管，记录气球半径和传感器显示的气压值； (3)记录数据后解开其中一根细线，拔出注射器，用注射器再次吸取一定体积的空气，重复以上实验收集多组数据。 【交流结论】 (1)根据图乙可知，气球半径为2cm时的压差大于气球半径为4cm时的压差，即气球半径为2cm时内部的空气压强较大，空气总是由压强大的位置流向压强小的位置，所以它们连通后空气将向半径大的气球流动； (2)两个规格相同、装有不同体积空气的气球相连通，由图乙可知，空气流动可能发生的情况有3种：①半径小的气球内部气压大，此时空气从半径小的气球流向半径大的气球；②半径小的气球内部气压小，此时空气从半径大的气球流向半径小的气球；③半径小的气球与半径大的气球内部的气压一样大，此时空气不发生流动。素养探究全练 10.【答案】(1)p＝ 二力平衡 弹簧测力计的拉力 (2)排尽吸盘内空气 (4)脱离 (5)吸盘内的空气没有排尽 【解析】 (1)本实验的原理是p＝；根据二力平衡条件，压力大小等于弹簧测力计的拉力，受力面积可由吸盘的直径计算得出； (2)进行实验时小明将蘸水的塑料吸盘放在光滑玻璃板上，再用力挤压吸盘，是为了尽量将吸盘内的空气排干净，外面的大气压才能将其紧紧压在玻璃板上； (4)吸盘与玻璃板接触面的直径为D,则吸盘与玻璃板接触面的面积S=,用弹簧测力计缓慢向上拉动吸盘,直到吸盘刚好脱离玻璃板时记录弹簧测力计的示数为F,计算大气压的表达式是 (5)实验得出的测算结果小于标准大气压，造成误差的原因可能是吸盘内的空气没有排尽。 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