第九章 压强 教材图文解读 2024-2025学年人教版物理八年级下册

第九章 压强 第一节 压强 1. 如图9.1-1所示，两个人对雪地的______是差不多的，然而一个人的脚陷进雪里，另一个人却没有。此处压力对雪地的作用效果是改变雪地的______，形变的程度反映了压力的____________。由图可知压力的作用效果还与___________的大小有关。 2. 图9.1-2是一头北极熊爬过薄冰的情境，到达冰面时，也许它“知道”自己对冰面的压力很大，于是趴在冰面上爬过薄冰，通过增大____________，减弱压力的____________，避免冰面形变过大被压破。 3. 实验探究影响压力作用效果的因素。 如图9.1-3所示，图甲中小桌放在软的海绵上，图乙中桌面上放一个钩码，图丙中小桌的桌面朝下，其上也放一个钩码。观察三次实验中海绵的形变情况。 实验中，压力的作用效果是通过__________________反应出来的，这种研究方法称为__________，所以实验中支持面常常选择容易发生形变的材料。考虑海绵所受小桌对它的压力和受力面积两个因素，图甲和图乙相比，控制了__________相同，改变了__________，观察到______图压力的作用效果更明显，由此得出了压力的作用效果与____________的关系，结论为：______________________________________________。图乙和图丙相比，控制了__________相同，改变了__________，观察到______图压力的作用效果更明显，由此得出了压力的作用效果与__________的关系，结论为：______________________________________________________。 4. 为了反应__________________提出了压强这个物理量，在物理学中，物体所受压力的大小与受力面积之比叫作压强，用字母______表示，计算公式是__________，单位是______（用字母表示），公式中S的单位是______，所以1Pa=1______。 5. 水平桌面上静止放一本书，书所受的重力为3N，与桌面的接触面积为5×10-2m2，则书对桌面的压强为______Pa。这个压力的强度相当于1m2面积上________________________。 6. 为了不使拖拉机陷进土里，要设法______（选填“增大”或“减小”）它对地面的压强，采用的办法是____________。而切菜、把图钉按进墙里，就要______（选填“增大”或“减小”）刀刃对菜、图钉尖对墙的压强，采用的办法是____________。 7. 图9.1-4所示的四幅图中，有的要增大压强，有的要减小压强。 推土机的推土铲刃、篆刻刀的刀口做得很锋利，破窗锤的敲击端做成锥状，这些都是通过____________来______（选填“增大”或“减小”）压强的：火车轨道下面铺放枕木，推土机用宽大履带来支承，这些都是通过____________来______（选填“增大”或“减小”）压强的。 8. 货车超载，就很容易把公路的路面压坏。交通管理部门通过限定每个车轴平均承载的质量来控制货车对路面压强的大小（图9.1-5），运送大型设备的平板货车就有很多车轴（图9.1-6），意味着由很多个车轮，这是通过____________来______（选填“增大”或“减小”）对路面的压强。 第二节 液体的压强 1. 如图 9.2-1所示，液体能从容器侧壁的孔中喷出说明液体对______有压强：喷泉中的水柱能向上喷出，说明液体内部向______也有压强。由于液体具有__________，液体内向各个方向都有压强。 由图 9.2-1的实验可以看到，随着液体的喷出，容器中液面的高度逐渐下降，从容器下方孔中喷出的液体射得越来越______，由此想到液体压强的大小可能与______有关；同样的两个容器，装满水的容器比装满酒精的容器更______，所以水比酒精对容器底部的压强更______，由此想到液体压强的大小可能与____________有关。 2. 图9.2-2是测量液体内部压强的仪器。它的头是由空金属盒蒙上__________构成的。如果液体内部存在压强，放在液体里的橡皮膜就会发生______，U形管左右两侧的液面就会产生__________，_________的大小反映了橡皮膜所受压强的大小。 3. 实验探究液体压强与哪些因素有关 实验思路 可以用图9.2-2所示的仪器探究液体的压强。改变探头的______，就能探究液体内部各个方向的压强；改变探头的______或把探头放在其他液体中，就能探究液体压强与深度、____________等因素的关系。 实验过程 ①把探头放进盛水的容器中，看看液体内部是否存在压强。保持探头____________不变， 改变____________，看看同一深度各个方向的压强是否相等（图9.2-3）。 ②增大探头在水中的______，看看液体内部的压强与深度有什么关系。 ③______________________________，看看在深度相同时，液体内部的压强是否与液体的 密度有关。 实验解读：装置要______（不漏气）， U型管两边液面的高度差反映了_________________的大小，当它的探头受到压强时，U型管两边的液面会出现__________，而且受到的压强越大，__________越大。实验中通过上下调节改变橡皮膜的______，通过在水中加盐或加酒精改变_________。 实验结论 实验中中将探头慢慢向下放，会看到____________，说明的结论是：同种液体，______ __________________。 上图中甲图探头橡皮膜受到了向______的压强，丙图中橡皮膜受到了向______的压强。比较图甲乙丙可以得到的结论是：在液体内部的同一深度，________________________。 换用不同的液体，并保持______不变再做几次实验可以得到的结论是：在______相同时，__________________，压强越大。 4. 下面我们来研究容器中液体内部的压强与液体的度、液体的密度之间的定量关系。要想得到液面下某处的压强，可以设想这里有一个水平放置的“平面”。这个平面上方的水组成了一个竖直液柱，该液柱对平面的压力等于____________。在图9.2-4中，设液柱的高度为h，平面的面积为S，则它底部受到的压强由它上方的液柱产生，再结合压强的公式进行推导，过程如下； 因此，液面下深度为h处液体的压强为 5. 利用公式计算液体内部某乙位置的时候，密度ρ的单位要用______，液体深度h的单位要用______，并且深度指的是该位置到______的距离，计算出的压强p的单位才是______。 6. 我们通过液柱对平面的压力等于液柱所受的______力，再根据压强的定义公式，推导出了液体压强的公式。这里从一般性的结论推出个别性的结论，这是一种___________的方法。 7. 有人说，设想你在万米深的“奋斗者”号全海深载人潜水器中把一只脚伸到外面的海水里，海水对你脚背压力的大小相当于2000个人所受的重力!海水的压力真有这么大吗?请通过估算加以说明。 解： 因为是估算，海水的密度可以取ρ=l×103kg/m3，g取10 N/kg。脚背宽度取8~10 cm， 脚背长度取12~15 cm，则脚背面积为 96~150 cm2近似取S=120 cm2=____________m2。 万米深处海水的压强为______Pa， 脚背所受的压力____________N， 一个成年人的质量约为60 kg，所受的重力为______N， 假设脚背所受压力的大小相当于n个成年人所受的重力，则n=__________。 估算结果表明，在万米深的海底，水对脚背的压力确实相当于2 000个人所受的重力。 8. 如图，______________________________叫做连通器，连通器里装____________，当液体不流动时，各容器中液面的高度总是______的。 9. 如图9.2-6所示，想象在连通器底部液体中有一个竖直方向的很薄的液片，我们用它作为研究对象。液片两侧受到的压力分别是F1和F2，液片静止时，由二力平衡可知____________。设液体密度为ρ、液片面积为S、连通器两侧液面的高度分别为h1和h2，因为两侧压强相等，则________________________由此可得_________。这表明当液体不流动时，连通器各部分容器中液面的高度总是相同的。 10. 图9.2-7是生活中常见的连通器，茶壶的壶嘴和壶身的水面______是相同的；存水弯利用U型弯管存的水可以堵住下面排水管内散发的异味以及防止______的传播。 11. 三峡船闸--世界上最大的人造连通器 我国三峡工程是举世瞩目的跨世纪工程。三峡大坝上、下游的水位差最大可达 113 m。为了解决轮船通行的问题：修建了船闸（图9.2-8）。船闸由闸室和上、下游闸门以及上、下游阀门组成。图9.2-9描述了一艘轮船由______游通过船闸驶往______游的情况。三峡船闸的主体结构段全长1621m是世界上最大的船闸。船只在船闸中要经过5个闸室使船体逐次降低（或升高）。 甲图中__________打开，__________关闭，闸室与______构成连通器，水从______流向______，乙图中当闸室水位与上游水位______相同时，就可以打开上游闸门C，船只从上游进入闸室。 第三节 大气压强 1. 如图9.3-1甲所示，挤压出空气的吸盘能吸附在光滑的墙面上并能承载重物，这是因为______把吸盘压在墙面上。如果吸盘与墙面之间与大气连通，吸盘内外的____________相等，吸盘就不可能吸附在墙面上。为了验证这个想法，可以在吸盘上____________，这时我们就会发现，无论怎样用力压吸盘，松开手后它都不会吸附在墙面上。 2. 如图9.3-1乙所示，把一端封闭的塑料管装满水用硬纸片盖住管口，管口朝下水也不会流出来，这是大气向______压着纸片造成的。如果将塑料管水平放置，纸片______（选填“会”或“不会”）掉落；如果将塑料管放在一个玻璃罩内并抽真空，则纸片______（选填“会”或“不会”）掉落。 3. 在铁桶内放少量的水，用火加热。水沸腾之后把桶口堵住，然后浇上冷水，发现铁桶被压扁了（图9.3-2）。分析：加热过程中铁桶内的水不断______为水蒸气，同时桶内空气被排出，堵住桶口后，浇上冷水导致桶内的水蒸气遇冷发生______，桶内的气体很少，气压降低，在外界___________的作用下，铁桶被压扁。 4. 大气压的测量： 如图9.3-3所示，在长约为1m、一端封闭的玻璃管里灌满______，用手指将管口堵住，然后倒插在水银槽中。放开手指，管内水银面下降到一定高度时就不再下降，这时______水银面高度差约为760 mm。把玻璃管倾斜，高度差______（选填“会”或“不会”）发生变化，管内水银柱的长度______（选填“会”或“不会”）发生变化。管内水银面上方是______，如果不小心漏进了空气，则管内水银面上方就有气压，会导致管内水银柱的高度______，测出的大气压偏______。 实验中是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。这个实验最早是由意大利科学家____________做的，他测得管内外水银面的高度差为 760 mm，通常把这样大小的大气压叫作____________，用p表示。 P大气=P水银=ρgh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m=1.013×105Pa 1标准大气压的值为：P大气=____________Pa=______mmHg，海平面上的大气压就是 __________________。 5. 在粗略计算中，标准大气压可以取____________Pa。用______可以测量大气压。在图 9.3-3的实验中如果玻璃管旁立一个刻度尺，读出水银柱的______就知道当时的大气压了，这就是一个简易的水银气压计。水银气压计比较______，但携带不便，用得比较多的气压计是金属盒气压计，又叫作无液气压计（图9.3-4），它的主要部分是一个波纹状______金属盒。大气压变化时，金属盒会发生形变，传动装置将这种变化转变为指针的偏转指示出大气压的大小。 6. 在玻璃瓶内装入适量带颜色的水，用穿有透明细塑料管的橡胶塞塞住瓶口。从细塑料管上端向瓶内吹入空气，瓶内的气压______（选填“大于”、“等于”或“小于”）管口处的大气压，使细塑料管内水面上升到瓶口以上。最后，在细塑料管上标注刻度以测量水面高度的变化（图9.3-5）。将整个装置放在电梯中进行实验，电梯从2楼上升到12楼，水面升高了3cm。当高度增加时，瓶内的气压几乎不变，水面升高说明外界大气压______。值得注意的是实验中必须保证玻璃瓶的______性良好。 实验结果表明，随着高度的增加，细塑料管中水柱的高度会逐渐______，这表明瓶外的大气压在逐渐______。在海拔3 000 m以内，每升高10 m，大气压大约减小100 Pa。 如果将托里拆利实验装置也放在电梯内进行实验，电梯上升时，管内的水银面将会______。 7. 水的沸点在标准大气压下是______°C，随着大气压的减小，水的沸点会______。在我国的青藏高原，大部分地区水的沸点低于90°C。有的哨所海拔五千多米，水的沸点不足85°C，这样的温度，连面条也煮不熟，所以战士们在日常生活中必须使用__________做饭（图9.3-6）。 8. 图9.4-2是活塞式抽水机工作原理的示意图。其中，活塞跟筒壁紧密接触同时又可以上下移动，A、B是只能向______开启的阀门。提起活塞时，阀门A受到向______的大气压的作用而______，活塞的下面空气稀薄，气压小于外界的大气压。于是，低处的水受到大气压的作用推开阀门B 进人圆筒（图9.4-2甲）；当压下活塞时，阀门B被水压下而______，水受阻不能向下流动，于是冲开阀门A进人圆筒的上部（图9.4-2乙）；再提起活塞时，活塞上面的水迫使阀门A______，水从侧管流出。与此同时：低处的水又在______的作用下推开阀门B而进入圆筒（图 9.4-2丙）。这样，活塞不停地上下移动，水就从管口连续不断地流出。 活塞式抽水机是靠大气压将水提到高处的，所以抽水机提升水的最大高度约为______m。 9. 下图是自制活塞式抽水机的选材以及成品结构示意图。 实验发现，活塞与圆筒之间的良好的______性非常重要，玻璃球相当于图9.4-2中的______，提起活塞时，阀门在______的作用下会关闭，下方水面上的大气压将水向______压起，玻璃球会被______，水进入到玻璃球上方。向下压活塞时，玻璃球会______堵住入口，圆筒内的水将阀门______，水到达活塞的上方，再提起活塞时水就会被提起。 第五节 流体压强与流速的关系 1. 手持一张纸条，纸条由于受到______的作用，会自然下垂。如果在纸条上方朝水平方向吹气。我们发现，吹气时纸条会向上运动；一旦停止吹气，纸条就会下垂。纸条向上运动，说明 吹气后其上、下表面受到的______力情况发生了变化。由于是在纸条上方吹气，所以吹气前、后纸条下方气压变化应该不大，纸条向上运动，说明上方气压变______。这会使我们想到：空气流动起来时的压强比静止时的压强______。 2. 物理学中把具有______的液体和气体统称为流体。前面我们学过了液体内部的压强和大气压，它们都是流体______时的压强，下面我们继续研究流体流动起来后其压强与流速的关系。 3. 如图9.5-1所示，手握两张纸，让纸自然下垂。在两张纸的中间向下吹气时发现，两张纸向中间靠拢。吹气时，两张纸______的大气压力没有发生大的变化，两张纸向中间靠拢，说明中间的气体向外的压力变______了。纸两侧的面积一样，压力小，说明______也小。由此可以得出：空气流动时的压强比静止时的压强______。 更多的实验结果表明，在气体和液体中，流速越大的位置，压强越______。 4. 上百吨的飞机能够在空中飞行（图 9.5-2）其中一个重要的因素就是机翼的形状，它使飞机在水平飞行时能获得向上的______。 借助图 9.5-3，我们可以看到机翼横截面的大致形状，其上表面弯曲，下表面比较平，可描述为____________。飞机前进时，机翼与周围的空气发生相对运动，以______为参照物，相当于气流迎面流过机翼。气流被机翼分成上、下两部分，机翼横截面的形状导致上方气流的速度较______，对机翼上表面向______的压强较______；下方气流的速度较______，对机翼下表面向______的压强较大。这样，机翼上、下表面就存在着__________，因而有压力差，产生了______力。此外，飞机的____________等也会影响升力的大小。 5. 用传感器研究气体流速与压强的关系 如图9.5-4所示，三节直径不同的塑料管连接在一起，然后与抽气机相通。当抽气机抽气时，在同一段时间内，通过三节塑料管的气体总量是______的（“相同”或“不同”），所以细管内气体的流速一定比粗管内气体的流速______。把三个气体压强传感器分别接入管内，将传感器与计算机相连，从计算机上就可以读出三个位置气体压强的数值。可以看出管越细，管内气体的压强越______。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第九章 压强 第一节 压强 1. 如图9.1-1所示，两个人对雪地的压力是差不多的，然而一个人的脚陷进雪里，另一个人却没有。此处压力对雪地的作用效果是改变雪地的形状，形变的程度反映了压力的作用效果。由图可知压力的作用效果还与受力面积的大小有关。 2. 图9.1-2是一头北极熊爬过薄冰的情境，到达冰面时，也许它“知道”自己对冰面的压力很大，于是趴在冰面上爬过薄冰，通过增大受力面积，减弱压力的作用效果，避免冰面形变过大被压破。 3. 实验探究影响压力作用效果的因素。 如图9.1-3所示，图甲中小桌放在软的海绵上，图乙中桌面上放一个钩码，图丙中小桌的桌面朝下，其上也放一个钩码。观察三次实验中海绵的形变情况。 实验中，压力的作用效果是通过海绵的凹陷程度反应出来的，这种研究方法称为转换法，所以实验中支持面常常选择容易发生形变的材料。考虑海绵所受小桌对它的压力和受力面积两个因素，图甲和图乙相比，控制了受力面积相同，改变了压力大小，观察到乙图压力的作用效果更明显，由此得出了压力的作用效果与压力大小的关系，结论为：在受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显。图乙和图丙相比，控制了压力大小相同，改变了受力面积，观察到乙图压力的作用效果更明显，由此得出了压力的作用效果与受力面积的关系，结论为：在压力大小相同时，受力面积越大，压力的作用效果越不明显。 4. 为了反应压力的作用效果提出了压强这个物理量，在物理学中，物体所受压力的大小与受力面积之比叫作压强，用字母p表示，计算公式是，单位是Pa（用字母表示），公式中S的单位是m2，所以1Pa=1N/m2。 5. 水平桌面上静止放一本书，书所受的重力为3N，与桌面的接触面积为5×10-2m2，则书对桌面的压强为60Pa。这个压力的强度相当于1m2面积上受到了60N的压力。 6. 为了不使拖拉机陷进土里，要设法减小（选填“增大”或“减小”）它对地面的压强，采用的办法是增大受力面积。而切菜、把图钉按进墙里，就要增大（选填“增大”或“减小”）刀刃对菜、图钉尖对墙的压强，采用的办法是减小受力面积。 7. 图9.1-4所示的四幅图中，有的要增大压强，有的要减小压强。 推土机的推土铲刃、篆刻刀的刀口做得很锋利，破窗锤的敲击端做成锥状，这些都是通过减小受力面积来增大（选填“增大”或“减小”）压强的：火车轨道下面铺放枕木，推土机用宽大履带来支承，这些都是通过增大受力面积来减小（选填“增大”或“减小”）压强的。 8. 货车超载，就很容易把公路的路面压坏。交通管理部门通过限定每个车轴平均承载的质量来控制货车对路面压强的大小（图9.1-5），运送大型设备的平板货车就有很多车轴（图9.1-6），意味着由很多个车轮，这是通过增大受力面积来减小（选填“增大”或“减小”）对路面的压强。 第二节 液体的压强 1. 如图 9.2-1所示，液体能从容器侧壁的孔中喷出说明液体对侧壁有压强：喷泉中的水柱能向上喷出，说明液体内部向上也有压强。由于液体具有流动性，液体内向各个方向都有压强。 由图 9.2-1的实验可以看到，随着液体的喷出，容器中液面的高度逐渐下降，从容器下方孔中喷出的液体射得越来越近，由此想到液体压强的大小可能与深度有关；同样的两个容器，装满水的容器比装满酒精的容器更重，所以水比酒精对容器底部的压强更大，由此想到液体压强的大小可能与液体的密度有关。 2. 图9.2-2是测量液体内部压强的仪器。它的头是由空金属盒蒙上橡皮膜构成的。如果液体内部存在压强，放在液体里的橡皮膜就会发生形变，U形管左右两侧的液面就会产生高度差，高度差的大小反映了橡皮膜所受压强的大小。 3. 实验探究液体压强与哪些因素有关 实验思路 可以用图9.2-2所示的仪器探究液体的压强。改变探头的方向，就能探究液体内部各个方向的压强；改变探头的深度或把探头放在其他液体中，就能探究液体压强与深度、液体密度等因素的关系。 实验过程 ①把探头放进盛水的容器中，看看液体内部是否存在压强。保持探头在水中的深度不变， 改变探头的方向，看看同一深度各个方向的压强是否相等（图9.2-3）。 ②增大探头在水中的深度，看看液体内部的压强与深度有什么关系。 ③换用密度不同的液体（如酒精、盐水等），看看在深度相同时，液体内部的压强是否与 液体的密度有关。 实验解读：装置要密封（不漏气）， U型管两边液面的高度差反映了探头橡皮膜受到的压强的大小，当它的探头受到压强时，U型管两边的液面会出现高度差，而且受到的压强越大，高度差越大。实验中通过上下调节改变橡皮膜的深度，通过在水中加盐或加酒精改变液体的密度。 实验结论 实验中中将探头慢慢向下放，会看到高度差越来越大，说明的结论是：同种液体，深 度越大，压强越大。 上图中甲图探头橡皮膜受到了向下的压强，丙图中橡皮膜受到了向上的压强。比较图甲乙丙可以得到的结论是：在液体内部的同一深度，向各个方向的压强都相等。 换用不同的液体，并保持深度不变再做几次实验可以得到的结论是：在深度相同时，液体的密度越大，压强越大。 4. 下面我们来研究容器中液体内部的压强与液体的度、液体的密度之间的定量关系。要想得到液面下某处的压强，可以设想这里有一个水平放置的“平面”。这个平面上方的水组成了一个竖直液柱，该液柱对平面的压力等于液柱所受的重力。在图9.2-4中，设液柱的高度为h，平面的面积为S，则它底部受到的压强由它上方的液柱产生，再结合压强的公式进行推导，过程如下； 因此，液面下深度为h处液体的压强为 5. 利用公式计算液体内部某乙位置的时候，密度ρ的单位要用kg/m3，液体深度h的单位要用m，并且深度指的是该位置到液面的距离，计算出的压强p的单位才是Pa。 6. 我们通过液柱对平面的压力等于液柱所受的重力，再根据压强的定义公式，推导出了液体压强的公式。这里从一般性的结论推出个别性的结论，这是一种演绎推理的方法。 7. 有人说，设想你在万米深的“奋斗者”号全海深载人潜水器中把一只脚伸到外面的海水里，海水对你脚背压力的大小相当于2000个人所受的重力!海水的压力真有这么大吗?请通过估算加以说明。 解： 因为是估算，海水的密度可以取ρ=l×103kg/m3，g取10 N/kg。脚背宽度取8~10 cm， 脚背长度取12~15 cm，则脚背面积为 96~150 cm2近似取S=120 cm2=1.2 ×10-2m2。 万米深处海水的压强为l×108Pa， 脚背所受的压力1.2×106N， 一个成年人的质量约为60 kg，所受的重力为600N， 假设脚背所受压力的大小相当于n个成年人所受的重力，则n=2000。 估算结果表明，在万米深的海底，水对脚背的压力确实相当于2 000个人所受的重力。 8. 如图，上端开口、下端连通的容器叫做连通器，连通器里装相同的液体，当液体不流动时，各容器中液面的高度总是相同的。 9. 如图9.2-6所示，想象在连通器底部液体中有一个竖直方向的很薄的液片，我们用它作为研究对象。液片两侧受到的压力分别是F1和F2，液片静止时，由二力平衡可知F1=F2。设液体密度为ρ、液片面积为S、连通器两侧液面的高度分别为h1和h2，因为两侧压强相等，则由此可得h1=h2。这表明当液体不流动时，连通器各部分容器中液面的高度总是相同的。 10. 图9.2-7是生活中常见的连通器，茶壶的壶嘴和壶身的水面高度是相同的；存水弯利用U型弯管存的水可以堵住下面排水管内散发的异味以及防止病菌的传播。 11. 三峡船闸--世界上最大的人造连通器 我国三峡工程是举世瞩目的跨世纪工程。三峡大坝上、下游的水位差最大可达 113 m。为了解决轮船通行的问题：修建了船闸（图9.2-8）。船闸由闸室和上、下游闸门以及上、下游阀门组成。图9.2-9描述了一艘轮船由上游通过船闸驶往下游的情况。三峡船闸的主体结构段全长1621m是世界上最大的船闸。船只在船闸中要经过5个闸室使船体逐次降低（或升高）。 甲图中阀门A打开，阀门B关闭，闸室与上游构成连通器，水从上游流向闸室，乙图中当闸室水位与上游水位高度相同时，就可以打开上游闸门C，船只从上游进入闸室。 第三节 大气压强 1. 如图9.3-1甲所示，挤压出空气的吸盘能吸附在光滑的墙面上并能承载重物，这是因为大气把吸盘压在墙面上。如果吸盘与墙面之间与大气连通，吸盘内外的大气压强相等，吸盘就不可能吸附在墙面上。为了验证这个想法，可以在吸盘上扎一个小孔，这时我们就会发现，无论怎样用力压吸盘，松开手后它都不会吸附在墙面上。 2. 如图9.3-1乙所示，把一端封闭的塑料管装满水用硬纸片盖住管口，管口朝下水也不会流出来，这是大气向上压着纸片造成的。如果将塑料管水平放置，纸片不会（选填“会”或“不会”）掉落；如果将塑料管放在一个玻璃罩内并抽真空，则纸片会（选填“会”或“不会”）掉落。 3. 在铁桶内放少量的水，用火加热。水沸腾之后把桶口堵住，然后浇上冷水，发现铁桶被压扁了（图9.3-2）。分析：加热过程中铁桶内的水不断汽化为水蒸气，同时桶内空气被排出，堵住桶口后，浇上冷水导致桶内的水蒸气遇冷发生液化，桶内的气体很少，气压降低，在外界大气压的作用下，铁桶被压扁。 4. 大气压的测量： 如图9.3-3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，管内水银面下降到一定高度时就不再下降，这时管内外水银面高度差约为760 mm。把玻璃管倾斜，高度差不会（选填“会”或“不会”）发生变化，管内水银柱的长度会（选填“会”或“不会”）发生变化。管内水银面上方是真空，如果不小心漏进了空气，则管内水银面上方就有气压，会导致管内水银柱的高度变小，测出的大气压偏小。 实验中是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。这个实验最早是由意大利科学家托里拆利做的，他测得管内外水银面的高度差为 760 mm，通常把这样大小的大气压叫作标准大气压，用p表示。 P大气=P水银=ρgh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m=1.013×105Pa 1标准大气压的值为：P大气=1.013×105Pa=760mmHg，海平面上的大气压就是1个标 准大气压。 5. 在粗略计算中，标准大气压可以取1×105Pa。用气压计可以测量大气压。在图 9.3-3的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，这就是一个简易的水银气压计。水银气压计比较准确，但携带不便，用得比较多的气压计是金属盒气压计，又叫作无液气压计（图9.3-4），它的主要部分是一个波纹状真空金属盒。大气压变化时，金属盒会发生形变，传动装置将这种变化转变为指针的偏转指示出大气压的大小。 6. 在玻璃瓶内装入适量带颜色的水，用穿有透明细塑料管的橡胶塞塞住瓶口。从细塑料管上端向瓶内吹入空气，瓶内的气压大于（选填“大于”、“等于”或“小于”）管口处的大气压，使细塑料管内水面上升到瓶口以上。最后，在细塑料管上标注刻度以测量水面高度的变化（图9.3-5）。将整个装置放在电梯中进行实验，电梯从2楼上升到12楼，水面升高了3cm。当高度增加时，瓶内的气压几乎不变，水面升高说明外界大气压减小。值得注意的是实验中必须保证玻璃瓶的密封性良好。 实验结果表明，随着高度的增加，细塑料管中水柱的高度会逐渐升高，这表明瓶外的大气压在逐渐减小。在海拔3 000 m以内，每升高10 m，大气压大约减小100 Pa。 如果将托里拆利实验装置也放在电梯内进行实验，电梯上升时，管内的水银面将会下降。 7. 水的沸点在标准大气压下是100°C，随着大气压的减小，水的沸点会降低。在我国的青藏高原，大部分地区水的沸点低于90°C。有的哨所海拔五千多米，水的沸点不足85°C，这样的温度，连面条也煮不熟，所以战士们在日常生活中必须使用压力锅做饭（图9.3-6）。 8. 图9.4-2是活塞式抽水机工作原理的示意图。其中，活塞跟筒壁紧密接触同时又可以上下移动，A、B是只能向上开启的阀门。提起活塞时，阀门A受到向下的大气压的作用而关闭，活塞的下面空气稀薄，气压小于外界的大气压。于是，低处的水受到大气压的作用推开阀门B 进人圆筒（图9.4-2甲）；当压下活塞时，阀门B被水压下而关闭，水受阻不能向下流动，于是冲开阀门A进人圆筒的上部（图9.4-2乙）；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而进入圆筒（图 9.4-2丙）。这样，活塞不停地上下移动，水就从管口连续不断地流出。 活塞式抽水机是靠大气压将水提到高处的，所以抽水机提升水的最大高度约为10m。 9. 下图是自制活塞式抽水机的选材以及成品结构示意图。 实验发现，活塞与圆筒之间的良好的密封性非常重要，玻璃球相当于图9.4-2中的阀门B，提起活塞时，阀门在大气压的作用下会关闭，下方水面上的大气压将水向上压起，玻璃球会被托起，水进入到玻璃球上方。向下压活塞时，玻璃球会落下堵住入口，圆筒内的水将阀门冲开，水到达活塞的上方，再提起活塞时水就会被提起。 第五节 流体压强与流速的关系 1. 手持一张纸条，纸条由于受到重力的作用，会自然下垂。如果在纸条上方朝水平方向吹气。 我们发现，吹气时纸条会向上运动；一旦停止吹气，纸条就会下垂。纸条向上运动，说明 吹气后其上、下表面受到的大气压力情况发生了变化。由于是在纸条上方吹气，所以吹气 前、后纸条下方气压变化应该不大，纸条向上运动，说明上方气压变小。这会使我们想到： 空气流动起来时的压强比静止时的压强小。 2. 物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体。前面我们学过了液体内部的压强和大气压，它们都是流体静止时的压强，下面我们继续研究流体流动起来后其压强与流速的关系。 3. 如图9.5-1所示，手握两张纸，让纸自然下垂。在两张纸的中间向下吹气时发现，两张纸向中间靠拢。吹气时，两张纸外部的大气压力没有发生大的变化，两张纸向中间靠拢，说明中间的气体向外的压力变小了。纸两侧的面积一样，压力小，说明压强也小。由此可以得出：空气流动时的压强比静止时的压强小。 更多的实验结果表明，在气体和液体中，流速越大的位置，压强越小。 4. 上百吨的飞机能够在空中飞行（图 9.5-2）其中一个重要的因素就是机翼的形状，它使飞机在水平飞行时能获得向上的升力。 借助图 9.5-3，我们可以看到机翼横截面的大致形状，其上表面弯曲，下表面比较平，可描述为上凸下平。飞机前进时，机翼与周围的空气发生相对运动，以机翼为参照物，相当于气流迎面流过机翼。气流被机翼分成上、下两部分，机翼横截面的形状导致上方气流的速度较大，对机翼上表面向下的压强较小；下方气流的速度较小，对机翼下表面向上的压强较大。这样，机翼上、下表面就存在着压强差，因而有压力差，产生了升力。此外，飞机的飞行姿态等也会影响升力的大小。 5. 用传感器研究气体流速与压强的关系 如图9.5-4所示，三节直径不同的塑料管连接在一起，然后与抽气机相通。当抽气机抽气时，在同一段时间内，通过三节塑料管的气体总量是相同的（“相同”或“不同”），所以细管内气体的流速一定比粗管内气体的流速大。把三个气体压强传感器分别接入管内，将传感器与计算机相连，从计算机上就可以读出三个位置气体压强的数值。可以看出管越细，管内气体的压强越小。 学科网（北京）股份有限公司 $$