9.3 大气压强 自学案-2025-2026学年人教版物理八年级下学期

2025-2026学年人教版初中物理八年级下学期第九章《压强》第三节《大气压强》自学案 核心素养目标​ 物理观念：形成大气压强的基本观念，知道大气压的存在、标准大气压的数值，了解大气压的测量方法，认识大气压在生活中的应用。​ 科学思维：通过分析大气压的实验现象和测量原理，初步具备运用大气压知识解释生活现象的思维能力，能结合压强公式理解大气压的相关计算。​ 科学探究：通过回顾经典实验（马德堡半球实验、托里拆利实验），体验科学探究中 “观察现象 - 提出猜想 - 验证结论” 的过程，培养对实验现象的分析归纳能力。​ 科学态度与责任：感受大气压在生活、科技中的广泛应用，认识其对人类生产生活的重要意义，培养尊重科学史实、严谨探究的科学态度。​ 学习重点与难点​ 1.认识大气压强的存在，知道标准大气压的数值（重点）。​ 2.理解托里拆利实验的原理，解释生活中利用大气压的现象（重难点）。​ 3.区分固体压强、液体压强与大气压强的产生原因和特点（重点）。​ 【知识回顾】（衔接旧知）​ 1.固体压强的公式是________，其中压力的方向总是________于接触面；液体压强的产生与液体的________和________有关，公式为________。​ 2.压强的单位是________，1Pa = ________N/m²。​ 3.液体内部向________方向都有压强，且在同一深度，液体向各个方向的压强________。​ 【自主预习】（初中核心）​ 一、大气压强的存在​ 1.产生原因：空气具有________，且受到________作用，因此空气对浸在其中的物体产生压强，称为大气压强（简称大气压或气压）。​ 2.经典实验证据：​ 马德堡半球实验：由德国物理学家奥托・格里克设计，实验中两个抽成真空的半球被大气压紧紧压在一起，需多匹马才能拉开，直观证明了________的存在，且大气压的数值________。​ 覆杯实验：装满水的杯子倒置后，纸片不会下落，水也不会流出，因为纸片受到________的向上的压力，大于杯内水的重力。​ 吸盘挂钩：用力挤压吸盘，排出内部空气后，吸盘在________的作用下紧紧吸附在墙面或桌面上，可悬挂物体。​ 3.生活中的大气压现象：用吸管喝饮料、钢笔吸墨水、活塞式抽水机抽水、高压锅煮饭等（后续将详细分析原理）。​ 二、大气压强的测量​ 1.托里拆利实验（第一个精确测量大气压的实验）：​ 实验器材：长约 1m、一端封闭的玻璃管、水银槽、水银。​ 实验过程：将玻璃管灌满水银，倒置在水银槽中，玻璃管内水银柱会下降一段距离后静止，此时水银柱的________与管外大气压的________相互平衡。​ 实验结论：标准大气压（p₀）的数值等于相当于______高的水银柱产生的压强，即 p₀= 1.013×10⁵Pa（约10⁵Pa，可近似计算使用）。​ 注意事项：实验中玻璃管内不能有气泡，否则测量结果会________；水银是有毒物质，实验需在专业指导下进行，切勿自行操作。​ 2.常用测量工具：​ 水银气压计：精度高，基于托里拆利实验原理制成，但携带不便。​ 无液气压计（金属盒气压计）：精度稍低，携带方便，常用于气象观测、登山等，可改装为高度计（海拔越高，大气压越________）。​ 三、大气压强的特点与应用​ 1.特点：​ 大气压随海拔高度的增加而________（海拔每升高 10m，大气压约减小 111Pa），原因是海拔越高，空气越稀薄，空气的密度越________。​ 大气压随天气变化：晴天的大气压通常比阴天________，冬季的大气压通常比夏季________（与空气湿度、温度有关，湿度越大、温度越高，空气密度越小，气压越低）。​ 大气压的数值不是固定不变的，因此常用 “标准大气压” 作为参考数值。​ 2.应用原理分析：​ 用吸管喝饮料：吸气时，吸管内空气被吸出，内部气压________外界大气压，外界大气压将饮料压入吸管，进入口中。​ 高压锅：锅内气压升高，水的沸点________（标准大气压下，水的沸点是 100℃；气压越高，沸点越高），因此能更快煮熟食物，适合高原地区使用。​ 活塞式抽水机：通过活塞运动排出泵体内空气，使泵内气压________外界大气压，外界大气压将水压入泵内，再通过活塞提升至高处（抽水高度有限，实际最高约 10m，因大气压只能支撑约 10.3m 高的水柱）。​ 3.与固体、液体压强的区别：​ ​ 对比项​ 固体压强​ 液体压强​ 大气压强​ 产生原因​ 物体间挤压，弹力产生​ 重力 + 流动性​ 重力 + 流动性​ 方向​ 垂直于接触面指向被压物体​ 向各个方向​ 向各个方向​ 大小影响因素​ 压力大小、受力面积​ 液体密度、深度​ 海拔、温度、湿度​ 公式​ p = F/S​ p = ρgh​ 需测量（标准值 10⁵Pa）​ ​ 思考与讨论​ 一、大气压强的存在验证​ 1.用硬纸片盖住装满水的玻璃杯口，倒置后纸片不掉落，若将玻璃杯倾斜一定角度，纸片仍不掉落，这一现象能说明什么？​ 2.为什么用吸管喝饮料时，吸管必须是中空的？如果吸管有破损（漏气），还能顺利喝到饮料吗？为什么？​ 二、托里拆利实验的理解​ 1.托里拆利实验中，水银柱的高度差与玻璃管的粗细、倾斜角度、插入水银槽的深度有关吗？为什么？​ 2.若将托里拆利实验中的水银换成水，玻璃管的长度至少需要多少米？（已知 ρ 水 = 1.0×10³kg/m³，g=10N/kg，p₀=1.0×10⁵Pa，提示：p = ρgh）​ 三、大气压的应用分析​ 1.高原地区的居民为什么煮不熟鸡蛋？使用高压锅为什么能解决这一问题？​ 2.活塞式抽水机和离心式水泵的工作原理有什么共同点？它们都能无限抽水吗？为什么？​ 例题解析​ 例 1 下列现象中，不能说明大气压强存在的是（　　）​ A. 用吸管吸饮料 B. 吸盘挂钩吸附在墙上​ C. 三峡大坝挡水 D. 覆杯实验中纸片不掉落​ 解析：C 选项三峡大坝挡水利用的是液体压强，与大气压强无关；A、B、D 均是大气压强的应用实例。答案：C​ 例 2 标准大气压下，托里拆利实验中水银柱的高度约为 760mm，若将玻璃管向上提起少许（未离开水银槽），水银柱的高度差将（　　）​ A. 变大 B. 变小 C. 不变 D. 无法确定​ 解析：托里拆利实验中，水银柱的高度差由外界大气压决定，与玻璃管的位置（未离开水银槽时）无关，外界大气压不变，高度差不变。答案：C​ 例 3 小明用吸管喝饮料时，已知饮料的密度为 1.0×10³kg/m³，吸管内液面与杯内液面的高度差为 10cm，求吸管内气体压强比外界大气压小多少？（g=10N/kg）​ 解析：外界大气压与吸管内气体压强的差值等于高度差为 10cm 的饮料柱产生的压强。​ 解：h = 10cm = 0.1m，Δp = ρgh = 1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.1m = 1000Pa。​ 答：吸管内气体压强比外界大气压小 1000Pa。​ 预习小结​ 本节课在固体压强、液体压强的基础上，学习了大气压强的相关知识。我们知道，大气压强的产生与空气的重力和流动性有关，马德堡半球实验证明了其存在，托里拆利实验测出了标准大气压的数值（1.013×10⁵Pa）；大气压随海拔、温度、湿度变化，在生活中有广泛应用，核心是利用 “内外气压差” 产生的压力。区分三种压强的产生原因和特点，是掌握本节知识的关键。​ 课后练习题​ 1.下列实验中，能证明大气压强存在的是（　　）​ A. 帕斯卡裂桶实验 B. 马德堡半球实验​ C. 奥斯特实验 D. 电磁感应实验​ 2.标准大气压的数值约为（　　）​ A. 1.013×10³Pa B. 1.013×10⁵Pa C. 1.013×10⁷Pa D. 1.013×10⁹Pa​ 3.关于大气压强，下列说法正确的是（　　）​ A. 大气压强是由于地球引力产生的，与空气的流动性无关​ B. 海拔越高，大气压强越大​ C. 大气压强的方向总是竖直向下的​ D. 大气压可以支撑一定高度的液体柱​ 4.用吸管喝饮料时，饮料上升的动力来自于（　　）​ A. 饮料的重力 B. 吸管的吸力 C. 大气压力 D. 饮料的浮力​ 5.高压锅煮饭时，锅内气压升高，水的沸点会________（选填 “升高”“降低” 或 “不变”），因此能更快煮熟食物。​ 6.托里拆利实验中，若玻璃管内混入少量空气，测量出的大气压数值会________（选填 “偏大”“偏小” 或 “不变”），原因是________________________________。​ 7.海拔 3000m 的高原地区，大气压约为 7×10⁴Pa，求此处大气压能支撑的水柱高度。（g=10N/kg，ρ 水 = 1.0×10³kg/m³）​ 8.请解释为什么用吸盘挂钩挂重物时，吸盘吸附在光滑墙面比粗糙墙面更牢固？​ 9.小明在做覆杯实验时，发现纸片有时会掉落，可能的原因有哪些？（至少写出 2 点）​ 10.（多选）下列现象中，利用大气压强工作的是（　　）​ A. 用注射器吸药液 B. 三峡大坝挡水发电​ C. 用吸盘搬运玻璃 D. 用高压锅煮排骨​ 11.为什么登山运动员在攀登高山时，需要携带氧气瓶和气压计？请结合大气压强的特点分析。​ 12.设计一个简单的实验，验证大气压强的存在（写出实验器材、实验步骤、实验现象和实验结论）。​ 学习反思​ 本节课学习中，你有哪些收获？还有哪些问题？​ 收获：________________________________________________________________​ 疑问：________________________________________________________________ 【知识回顾】答案​ 1.固体压强的公式是 p = F/S，其中压力的方向总是 垂直 于接触面；液体压强的产生与液体受到重力 和具有流动性有关，公式为 p = ρgh。​ 2.压强的单位是 帕斯卡（Pa），1Pa = 1 N/m²。​ 3.液体内部向 各个 方向都有压强，且在同一深度，液体向各个方向的压强 相等。​ 【自主预习】答案​ 一、大气压强的存在​ 1.产生原因：空气具有质量，且受到重力作用，因此空气对浸在其中的物体产生压强，称为大气压强（简称大气压或气压）。​ 2.经典实验证据：​ 马德堡半球实验：由德国物理学家奥托・格里克设计，实验中两个抽成真空的半球被大气压紧紧压在一起，需多匹马才能拉开，直观证明了 大气压强 的存在，且大气压的数值 很大。​ 覆杯实验：装满水的杯子倒置后，纸片不会下落，水也不会流出，因为纸片受到 大气压 的向上的压力，大于杯内水的重力。​ 吸盘挂钩：用力挤压吸盘，排出内部空气后，吸盘在 大气压 的作用下紧紧吸附在墙面或桌面上，可悬挂物体。​ 3.生活中的大气压现象：（无补充答案）​ 二、大气压强的测量​ 1.托里拆利实验（第一个精确测量大气压的实验）：​ 实验过程：将玻璃管灌满水银，倒置在水银槽中，玻璃管内水银柱会下降一段距离后静止，此时水银柱的 重力（或压强） 与管外大气压的 压力（或压强） 相互平衡。​ 实验结论：标准大气压（p₀）的数值等于相当于 760mm（76cm） 高的水银柱产生的压强，即 p₀ = 1.013×10⁵Pa（约 10⁵Pa，可近似计算使用）。​ 注意事项：实验中玻璃管内不能有气泡，否则测量结果会 偏小；水银是有毒物质，实验需在专业指导下进行，切勿自行操作。​ 2.常用测量工具：​ 无液气压计（金属盒气压计）：精度稍低，携带方便，常用于气象观测、登山等，可改装为高度计（海拔越高，大气压越 小）。​ 三、大气压强的特点与应用​ 1.特点：​ 大气压随海拔高度的增加而 减小（海拔每升高 10m，大气压约减小 111Pa），原因是海拔越高，空气越稀薄，空气的密度越小。​ 大气压随天气变化：晴天的大气压通常比阴天 大，冬季的大气压通常比夏季 大（与空气湿度、温度有关，湿度越大、温度越高，空气密度越小，气压越低）。​ 2.应用原理分析：​ 用吸管喝饮料：吸气时，吸管内空气被吸出，内部气压 小于 外界大气压，外界大气压将饮料压入吸管，进入口中。​ 高压锅：锅内气压升高，水的沸点会 升高（标准大气压下，水的沸点是 100℃；气压越高，沸点越高），因此能更快煮熟食物，适合高原地区使用。​ 活塞式抽水机：通过活塞运动排出泵体内空气，使泵内气压 小于 外界大气压，外界大气压将水压入泵内，再通过活塞提升至高处（抽水高度有限，实际最高约 10m，因大气压只能支撑约 10.3m 高的水柱）。​ 3.与固体、液体压强的区别：（无补充答案）​ 思考与讨论答案​ 一、大气压强的存在验证​ 1.答：这一现象说明大气压强向 各个方向 都有作用。玻璃杯倾斜时，纸片仍能被大气压支撑，证明大气压不仅竖直向上有压力，水平方向、倾斜方向也存在压力，即大气压的方向是全方位的。​ 2.答：吸管必须中空是为了让吸管内的空气能被吸出，形成 “气压差”；如果吸管有破损（漏气），则无法排出吸管内的空气，吸管内外气压始终相等，外界大气压无法将饮料压入吸管，因此不能顺利喝到饮料。​ 二、托里拆利实验的理解​ 1.答：无关。托里拆利实验中，水银柱的高度差由 外界大气压的大小 决定（p₀ = ρ 水银 gh），与玻璃管的粗细、倾斜角度、插入深度无关。玻璃管加粗时，水银柱的重力增大，但对应的压力仍与大气压平衡；倾斜时，水银柱的长度变长，但竖直高度差不变。​ 2.答：根据 p = ρgh 变形得 h = p₀/(ρ水g)，代入数值：​ h = 1.0×10⁵Pa / (1.0×10³kg/m³×10N/kg) = 10m。​ 因此，玻璃管的长度至少需要 10.3m（考虑实际大气压略大于 1.0×10⁵Pa，需预留少量余量）。​ 三、大气压的应用分析​ 1.答：高原地区海拔高，大气压 小于 标准大气压，水的沸点 低于 100℃（如海拔 3000m 处，水的沸点约 90℃），温度不足以将鸡蛋煮熟；高压锅通过密封增加锅内气压，使水的沸点 升高（如锅内气压达 2×10⁵Pa 时，水的沸点约 120℃），高温能快速煮熟食物。​ 2.答：共同点是 利用内外气压差 工作：都需排出内部空气，使内部气压小于外界大气压，让大气压将水压入设备内。它们不能无限抽水，因为大气压能支撑的水柱高度有限（约 10.3m），实际抽水高度还会因管道漏气、摩擦等因素减小，因此抽水高度通常不超过 10m。​ 课后练习题答案​ 1.答案：B​ 解析：A 帕斯卡裂桶实验证明液体压强与深度有关；C 奥斯特实验证明电流的磁效应；D 电磁感应实验证明电磁感应现象；B 马德堡半球实验证明大气压强存在。​ 2.答案：B​ 解析：标准大气压的数值为 1.013×10⁵Pa，是基础识记知识点。​ 3.答案：D​ 解析：A 大气压强的产生与空气的重力和流动性都有关；B 海拔越高，大气压越小；C 大气压强向各个方向都有；D 托里拆利实验证明大气压能支撑一定高度的液体柱（水银柱、水柱），正确。​ 4.答案：C​ 解析：用吸管喝饮料时，“吸力” 本质是排出吸管内空气，使内部气压减小，外界大气压将饮料压入吸管，因此动力来自大气压力。​ 5.答案：升高​ 解析：气压与沸点的关系：气压越高，沸点越高。​ 6.答案：偏小；混入的空气会产生向下的压强，导致水银柱的高度差变小，根据 p = ρgh 计算出的大气压数值偏小。​ 7.解：根据 p = ρgh 变形得 h = p/(ρ 水 g)，代入数值：​ h = 7×10⁴Pa / (1.0×10³kg/m³×10N/kg) = 7m。​ 答：此处大气压能支撑的水柱高度为 7m。​ 8.答：光滑墙面与吸盘的 密封性更好，能更彻底地排出吸盘与墙面之间的空气，使吸盘内外的气压差更大，大气压对吸盘的压力更大，摩擦力也更大，因此更牢固；粗糙墙面会留有缝隙，空气易进入，气压差减小，吸附力减弱。​ 9.答：① 杯子未装满水，内部有空气，导致内外气压差减小；② 纸片与杯口接触不紧密，存在漏气；③ 倒置时动作过快，水溢出，破坏密封。​ 10.答案：AC​ 解析：A 用注射器吸药液：排出针管内空气，内部气压小于大气压，大气压将药液压入针管，利用大气压；B 三峡大坝挡水利用液体压强；C 用吸盘搬运玻璃：排出吸盘内空气，大气压将吸盘压在玻璃上，利用大气压；D 高压锅煮排骨利用气压与沸点的关系，间接利用大气压，但核心是锅内气压变化，不属于 “利用大气压强工作”，故选 AC。​ 11.答：① 携带氧气瓶：海拔越高，大气压越小，空气越稀薄，氧气含量越低，人体缺氧，需补充氧气；② 携带气压计：气压计可测量大气压，根据大气压与海拔的关系，能判断所处海拔高度，避免因海拔过高导致高原反应。​ 12.实验设计：​ 实验器材：矿泉水瓶（带盖）、吸管、水。​ 实验步骤：① 往矿泉水瓶中装满水；② 将吸管插入水中，用手堵住吸管上端，将吸管提出水面（未离开瓶内水面）；③ 松开堵住吸管上端的手，观察现象。​ 实验现象：堵住吸管上端时，吸管内的水柱不会下落；松开手后，水柱迅速下落。​ 实验结论：堵住吸管上端时，吸管内水面上方无空气，外界大气压将水柱支撑住，证明大气压强存在。 9 学科网（北京）股份有限公司 $