三、气体的压强（教学课件）物理新教材苏科版八年级下册

苏科版 八年级下册 第九章 压强和浮力 三、气体的压强 01 02 03 04 05 CONTENTS 大气压强 大气压的测量 大气压的变化 流体压强与流速的关系 学习目标 1.知道大气压的存在。 2.掌握测量大气压强的方法,知道大气压的值。 3.了解大气压的变化,与海拔、天气等的关系。 4.掌握流体压强与流速的关系,会解释相关的现象。 重点难点 教学重点： 1.大气压的值。 2.流体压强与流速的关系。 1.测量大气压的方法。 2.解释生活中的流体压强与流速关系的现象。 教学难点： 1 情景引入 液体对浸在其中的物体有压强 地球被厚厚的大气层包裹着。大气是否也会像液体那样对处在其中的 物体有压强呢？ PART ONE 大气压强 大气压强 活动9.5 体验大气压强的存在 如图所示，在易拉罐中注入少量水，用酒精灯加热，待水沸腾后撤去酒精灯，并随即用湿纸巾封住易拉罐开口。片刻后，你观察到什么现象？ 看一看 易拉罐被压瘪 大气压强 活动9.5 体验大气压强的存在 想一想 将易拉罐压瘪的力来自哪里？为什么易拉罐在经历加热、封闭、冷却等过程后才被压瘪？ 对易拉罐加热时，内部的高温空气和水蒸气向外排出；易拉罐被封闭并冷却后，其内部气压减小，外部的大气压就将它压瘪。 大气压强 体验大气压的存在 1.将玻璃杯中装满水后，用硬纸片盖住杯口，然后把杯子倒过来，会看到纸不掉、水不流。 大气压强 体验大气压的存在 2.点燃浸过酒精的棉花，放入瓶中，然后用剥了皮的熟鸡蛋堵住瓶口 用剥了壳的熟鸡蛋堵住瓶口 鸡蛋被“吸”入瓶内 棉花燃烧停止后，瓶内气体温度下降，体积收缩，导致压强显著减小。瓶内压强低于外界大气压时，形成压力差，鸡蛋被外部大气压推入瓶内。 大气压强 大量实验表明，大气对处在其中的物体有压强，这种压强叫作大气压强，简称大气压。 产生的原因：大气受到重力的作用且具有流动性，所以大气内也和液体一样，任何一处向各个方向都有压强。 在日常生活中，有哪些实例能说明大气有压强？ 大气压强 读一读 马德堡半球实验 据记载，1654 年的某一天，德国马德堡市市长、抽气机的发明者格里克，把两个用铜做成的直径约为 35.5 cm 的空心半球紧贴在一起，抽出其中的空气，然后用两队马（每队各 8 匹马）才将两个半球拉开，如图所示。这就是著名的马德堡半球实验。该实验不但证实了大气压的存在，而且表明大气压非常大。 大气压强 吸饮料 针管吸药液 吸盘 “吸”在墙上 生活中的大气压现象 “拔火罐” 茶壶盖上的小孔 借助吸盘搬运车玻璃 练一练 1 ．将一个塑料杯装满水，用纸片盖严，手按住纸片把杯子倒过来，松手后，纸片不掉且水不外流(如图甲所示)，这表明____________________________，若将杯子由图甲位置转到图中乙、丙所示的位置，纸片 (选填“掉下”或“不掉下”)，这说明了________________________________。 大气对纸片有向上的压强 不掉下 大气内部向各个方向都有压强 大气压的测量 PART TWO 大气压的测量 最早通过实验测量大气压的是意大利科学家托里拆利。他测出大气压值相当于 76 cm 高的水银柱产生的压强，约等于1.0×105 Pa。在物理学中，人们通常把这样大小的大气压称为标准大气压。 大气压的测量 托里拆利实验 托里拆利实验简单而奇妙。如图（a）所示，在长约1m、一端开口的细玻璃管中注满水银（排出管内的空气），用手指堵住管口，将其倒插在水银槽中，如图（b）所示。放开堵住管口的手指，管内水银面下降，直到与水银槽中水银面的高度差约为76cm时停止，如图（c）所示。 大气压的测量 托里拆利实验 管内水银面的上方是真空，对水银面没有压强，而管外水银面的上方是空气，通过水银槽中的水银，对管内水银产生向上的压强，维持了76cm高的水银柱。 =ρ水银 gh ≈1.0×105 Pa p大气 = p水银 =13.6×103 kg/m3×9.8 N/kg×0.76 m 大气压的测量 在生产、生活中，通常用气压计测量气体的压强。气压计的种类很多，测量大气压常用的是空盒气压计（又称金属盒气压计），如图所示。它的内部有一个表面为波纹状的金属盒，盒内接近真空。大气压作用于金属盒， 其波纹面发生形变，并通过传动机构推动指针偏转，从表盘上即可读出大气压的值。 空盒气压计 练一练 2 ．如图所示，在一个标准大气压下，用1m长玻璃管做托里拆利实验，操作正确，则管中水银柱高度为 mm。 （1）假定移动玻璃管的过程均不漏气，请描述如下情况中玻璃管内水银柱高度的变化情况（均选填“升高”、“不变”或“降低”）： ①将玻璃管倾斜放置，水银柱的高度将 。 ②将玻璃管向上提升一点，水银柱的高度将 。 （2）如果用水来代替水银做实验， 水 （选填“会”或“不会”）充满玻璃管。 760 不变 不变 会 大气压的测量 活动9.6 估测大气压 如图所示，将注射器的活塞推到注射器筒的前端，用橡皮帽封住注射器的小孔；在活塞上拴挂一个小桶，然后向桶里逐渐增加重物，直至活塞刚好被拉动。想一想：这时活塞所受的拉力与大气对它的压力有什么关系？ 想一想 用这一装置来估测大气压，需要测量哪些物理量？怎样测量？ 大气压的测量 活动9.6 估测大气压 做一做 器材：20 mL 的注射器（含橡皮帽）、小桶、重物（如沙子）、大量程弹簧测力计、刻度尺、细绳等。 1. 活塞刚好被拉动时，停止向小桶中添加重物。测量小桶和重物的总重， 得到大气对活塞的压力F。 2. 测出注射器上有刻度部分的长度 l，用注射器的容积 V 除以长度 l，可得活塞的横截面积 S。 3. 由计算大气压的值。 大气压的测量 活动9.6 估测大气压 做一做 大气对活塞 的压力 F / N 注射器 容积 V / mL 注射器有刻度部分 的长度 l / cm 活塞的横截 面积 S / m2 大气压的值p / Pa         将估测的大气压值与用气压计测得的气压值相比较，尝试分析造成差异的原因。 议一议 大气压的测量 活动9.6 估测大气压 议一议 1.注射器内部空气无法排尽 注射器顶端装针头处空气无法排尽，注射器内还会有一定气压，对活塞产生向下的力F内部 ，这样活塞在竖直方向上受到三个力而平衡：F大气=G物+F内部 。G物是小桶与重物的总重力，F大气是大气对活塞向上的压力，则 G物<F大气。 所以测得的大气压会偏小。 大气压的测量 活动9.6 估测大气压 议一议 2.活塞与注射器内壁间的摩擦力较大 若活塞与注射器内壁间的摩擦力f 较大，如图所示，则此时小桶与重物的总重力等于大气压力F大气与摩擦力f 之和：G物=F大气+f 。则 G物>F大气。所以测得的大气压会偏大。 练一练 3 ．如图所示为小明利用V=2mL的 注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材估测 大气压值的情况。 （1）利用刻度尺测量出___________________的长度l为10cm，即可算出活塞的横截面积为________cm2。 （2）把活塞推至注射器筒的底端，用橡皮帽封住注射器小孔，再水平向右缓慢拉动注射器筒，当注射器的活塞开始滑动时，记下弹簧测力计的示数F=2.1N，据此可测得大气压值p=__________Pa。 （3）考虑到活塞与筒壁之间有摩擦，小明继续拉动一小段距离后，缓慢退回注射器筒，在活塞刚要到筒内底部时弹簧测力计示数为F'，则大气压值p'= ________（用题中出现的物理量符号表示）。 注射器有刻度部分　 0.2　 1.05×105 PART THREE 大气压的变化 大气压的变化 自制气压计 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，使细塑料管内水面上升到瓶口以上。 p水 p内 p0 p内 因为液片静止，所以p内=p0+p水。即：P内=p0 + ρ水gh水。当外界大气压强p0降低时，h水变大。 根据玻璃管内水柱的高低，就可以知道外部大气压强的大小。 大气压的变化 大气压与高度的关系 研究表明，大气压与海拔高度之间有一定的关系。海拔高度越高的地方， 大气越稀薄，大气压越小。人们可根据测量的大气压值估算当地的海拔高度。 大气压随高度的增加而减小 在海拔3000m以内，大约每升高10m，大气压大约减小100Pa。 大气压的变化 大气压与气候的关系 在同一地点，大气压也不是固定不变的。例如，季节和天气的变化也会引起大气压的变化。因此，人们常将气压变化的信息作为天气预报的依据之一。一般来说，晴天大气压比阴天高，冬天比夏天高。 在同一时间，地球上两地间的气压不同会引起空气流动。气压差越大，空气流动越快，由此形成不同等级的风。 大气压的变化 生活•物理•社会 为什么高压锅更易煮熟食物 向烧瓶中注入刚沸腾的水，塞紧瓶塞， 将烧瓶倒置，再用冷水浇烧瓶的底部，可以看到水重新沸腾起来。想 一 想：这是为什么？ 研究表明，液体的沸点与液面上方的气压有关。气压减小时沸点降低，气压增大时沸点升高。海拔 4000 多米的高原地区，水的沸点会降到 90 ℃以下，食物不易煮熟。因此，生活在高原地区的人多选用高压锅来烧煮食物。高压锅的密封性能良好，锅内气体压强能达到两个标准大气压，水的沸点可升高到 120 ℃ ,更易煮熟食物。 沸点跟压强的关系 练一练 4 ．如图所示，在小瓶里装一些带颜色的水，再取一根两端开口的细玻璃管，在它上面画上刻度，使玻璃管穿过橡皮塞插入水中，从管子上端______（选填“吸”或“吹”）入少量气体，就制成了一个简易的气压计。小明把气压计从山脚带到山顶的水平地面上，玻璃管内水柱的高度_______（选填“上升”或“下降”），水对容器底的压强_______（选填“变大”、“不变”或“变小”）。 实验过程中还发现，用手握住瓶的上面有 气体部分时，玻璃管中水柱会上升，于是 他猜想：质量一定的气体压强可能与 _______有关。 温度 吹 上升 变大 练一练 5 ．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 PART FOUR 流体压强与流速的关系 流体压强与流速的关系 飞机的发明帮助人们实现了遨游天空的梦想。是什么力量使飞机升空的呢？ 流体压强与流速的关系 流体：物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体。如空气、水等。流体流动时产生的压强称作流体压强。 活动9.7 探究流体的流速对压强的影响 1. 如图所示，将纸条的一端按在嘴唇下方，沿纸面上方向前吹气。你看到了什么现象？ 纸条会飘起来 纸条下面空气向上的压强大，上面空气向下的压强小。 流体压强与流速的关系 活动9.7 探究流体的流速对压强的影响 2. 如图 所示，向悬挂着的气球的一侧吹气。你看到了什么现象？ 气球往吹气的一侧偏移 气球外侧空气向内的压强小，内面空气向外的压强大。 流体压强与流速的关系 活动9.7 探究流体的流速对压强的影响 3. 如图所示，两只小纸船浮在水面上，将注射器吸满水，通过塑料管在水面下向两纸船之间喷水，这时两只纸船会怎样运动？ 两只纸船向中间靠拢 两船中间水流向外的压强小，两船外侧水向内的压强大。 流体压强与流速的关系 研究表明，流体的流速越大，压强越小。 火车站台上的安全线 高速列车进站时，车厢附近的气流速度大、压强小，若旅客距离车厢过近，可能会由于气压差而被推向列车，从而受到伤害。因此，高速列车进站时，旅客必须站在站台的安全线以内。 流体压强与流速的关系 喷雾器的工作原理 喷雾器的小孔处比较细，当有气体流出时，空气流速快，压强小，容器里液面上方的空气压强大，液体就沿着细管上升，从管口流出后，受气流的冲击，被喷成雾状。 喷雾器 流体压强与流速的关系 飞机的升力 飞机能够腾空而起，其升力主要来自机翼。如图所示，飞机飞行时，机翼具有的特殊形状，使得其上方气流较快、下方气流较慢，因而机翼下方空气的压强较大，于是机翼就获得了向上的升力。 机翼获得升力的原理示意图 练一练 6 ．物理小组制作了如图所示的实验装置，打开 A 阀门，关闭 B 阀门，水流入管道，当水稳定后，a 管液面高度_______b 管液面高度；再打开 B 阀门，在水向外流的过程中，a管液面高度______b 管液面高度（均选填“高于”“等于”或 “低于”） 等于    高于 练一练 7 ．如图是某同学分析飞机如何获得升力时所画的示意图。下列说法正确的是（　　） A．飞机获得升力利用了流体流速大的位置压强大的原理 B．根据机翼上凸下平分析出机翼上方空气流速大 C．根据所知原理可推理出机翼下方空气压强小 D．机翼受到空气向上的压力小于向下的压力 B  课堂练习 1 ．下图中不是利用大气压的是 ( ) B . D . A. C . 注射器将药注入肌肉 纸片托住杯中的水 瓶吞鸡蛋 拔火罐 B 2 ． 实验证明了大气压存在且很大，物理学家 首次测量了大气压强的值。大气压强的值与海拔高度有关，海拔高度越高，大气压强越 （选填“大”或“小”）。 马德堡半球 托里拆利 小 3 ．关于大气压，下列说法错误的是 ( ) A ．马德堡半球实验证明了大气压的存在 B ．大气压可以用气压计来进行测量 C ．海拔越高的地方，大气压越低 D ．高压锅是利用大气压工作的 D 4．在学校举办的科技运动会上，水平抛出一个飞盘，快速前进的飞盘越升越高。从侧面看，飞盘的形状应为下图中的 ( ) A . C . B . D . A A ．遮阳伞上边空气流速小，压强大，伞面被向下压 B ．遮阳伞上边空气流速大，压强小，伞面被向上吸 C ．遮阳伞下边空气流速大，压强小，伞面被向上吸 D ．遮阳伞下边空气流速小，压强小，伞面被向下压 5．近期交警部门加大对电动车安装遮阳伞的检查、拆除力度，遮阳伞（如图所示）虽能遮挡阳光，但存在安全隐患。当电动车快速行驶时，下列说法正确的是 ( ) B 课堂小结 ①大气对处在其中的物体有压强，这种压强叫作大气压强。 ②产生原因：大气受重力，且具有流动性。 ③存在现象：马德堡半球实验、吸饮料、吸药液等。 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：相当于76cm高的水银柱产生的压强。约为p0=1.0×105Pa ③气压计：水银气压计、空盒气压计。 ④估测大气压：大量程弹簧测力计、注射器、小桶、刻度尺等。 ①大气压与高度的关系：海拔高度越高，大气压越小。 ②大气压与季节和天气有关。 ③沸点与气压的关系：气压减小，沸点降低，气压增大，沸点升高。 气体的压强 大气压 的测量 大气 压强 大气压 的变化 流体压强与 流速的关系 在气体和液体中，流速越大的位置，压强越小。 布置作业 1. 下列现象能用流体压强与流速的关系来解释的是（　　） ①如图甲所示向两张纸中间吹气，纸张向中间靠拢 ②如图乙所示装有液体的玻璃管，底部和侧壁的橡皮膜往外凸起 ③如图丙所示地铁站台边，人必须站在安全黄线以外的区域候车 ④如图丁所示飞机升力的产生原因 A．①② B．①④ C．③④ D．①③④ D 2. 如图所示，使用燃气灶时，打开燃气阀门，拧动点火装置，燃气和空气在进口处混合流向燃烧头被点燃，而燃气不会从进口处向空气中泄漏，其原因是（ ） A.进口处燃气流速小，压强大于大气压强 B.进口处燃气流速小，压强小于大气压强 C.进口处燃气流速大，压强大于大气压强 D.进口处燃气流速大，压强小于大气压强 D 3. 如图所示为自制发球机示意图，当吹风机向水平管吹风时，乒乓球上方的气体压强变_______。已知球的质量为2.5g，竖直方向受大气压作用的等效面积为12.5cm2，若不计管壁摩擦，当球下方和上方气压差为_______Pa时，球恰能上升；若考虑管壁摩擦，则需要_________乒乓球上方的风速。（ g取10 N/kg ） 小 20　 增大 4. 如图所示，小明在易拉罐中注入少量的水，用酒精灯对易拉罐加热，待罐口出现白雾时，将罐口堵住，撤去酒精灯，让易拉罐冷却，观察到易拉罐变瘪了， 这一现象说明了____________的存在。 注入少量水的目的是_____________________。易拉罐变瘪了也可以说明力可以使物体发生______。 　大气压 利用水汽化，排出空气　 形变 5 ．如图是托里拆利实验的规范操作过程，关于该实验。 （1）实验中玻璃管内水银面的上方是_______，管外水银面的上方是空气； （2）是_______支持玻璃管内的水银柱不会落下； （3）1标准大气压能支持_____ cm高的水银柱； （4）做托里拆利实验，测出的大气压值比当时大气压强的准确值要小一些，原因可能是_________。 76 真空 大气压 玻璃管上方混有少量空气 6．小明同学利用吸盘、弹簧测力计和刻度尺估测大气压的值。 （1）实验时将蘸水吸盘放在平滑玻璃板上，挤压吸盘，这样做目的是__________________。 （2）量出吸盘与玻璃板接触面的直径d，如图所示，用弹簧测力计钩着挂钩缓慢向上拉，直到吸盘脱离玻璃板面，记录弹簧测力计的示数为F，则大气压的值可表示为p=__________。 （3）小明又把玻璃板分别斜放、立放，使弹簧测力计向同方向拉吸盘，都测出了大气压的值，这说明________。 （4）实验过程中，利用直径为2cm的吸盘和量程是 0～20N的弹簧测力计_______（选填“能”或“不能”） 完成实验，理由是_________。 排尽吸盘内的空气 不能 大气向各个方向都有压强 大气压力太大，超过测力计量程 4F/πd2 感谢观看 THANK YOU FOR WATCHING $