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大气压强流体压强与流速的关系【学习目标】1.了解由于大气压强的客观存在而产生的现象；2.知道测量大气压强的方法、大气压强大小和单位；3.了解抽水机的工作原理、生活中大气压强的变化；4.了解流体压强与流速的关系，知道飞机升力产生的原因。【要点梳理】要点一、证明大气压强存在的实验1.简单实验：（1）塑料吸盘：把塑料吸盘中的空气排出一部分，塑料吸盘内外压强不等，塑料吸盘就能吸在光滑墙壁上。如果塑料吸盘戳个小孔，空气通过小孔，进入塑料吸盘和光滑的墙壁之间，吸盘便不能贴在光滑墙面上。（2）悬空塑料管里的水：塑料管装满水，用硬纸片盖住管口倒置，塑料管中的水不会流出来。如果把塑料管的上方和大气相通，上、下压强相等，水就不能留在管中。（3）用吸管吸饮料：如果把杯口密封，空气不能进入杯内，便无法不断的吸到饮料。大气压的作用使饮料进入口中。2.大气压的存在：以上实验说明大气压强确实存在，历史上证明大气压强存在的著名实验是马德堡半球实验。在大气内部的各个位置也存在着压强，这个压强叫做大气压强，简称大气压。要点诠释：空气和液体一样，具有流动性，所以大气内部向各个方向都有压强。要点二、大气压的测量（高清课堂《大气压强与流体压强》）1.托里拆利实验（1）实验过程：如图所示，在长约1m、一端封闭的玻璃管灌满水银，用手指堵住，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760mm。（2）实验是将大气压强转化为液体压强来进行测量的。如图所示，在管内外水银面交界处设想有一假想的液片，由于水银柱静止，液体受到管内水银柱产生的向下的压强与外界大气压相等，也就是大气压支持了管内大约760mm高的水银柱，大气压强跟760mm高的水银柱产生的压强相等。通常把这样大小的压强叫做标准大气压，用0P表示。根据液体压强公式：4501.36109.8/0.761.0110PPghNkgma。（3）在托里拆利实验中，管内上方是真空，管内水银柱的高度只随外界大气压的变化而变化，和管的粗细、倾斜角度、管的长度及将玻璃管提起还是下压等因素无关，只与水银柱的竖直高度有关。2.气压计（1）气压计：测量大气压的仪器叫做气压计。（2）常见的气压计：水银气压计、无液气压计，氧气瓶和灭火器上的气压计也是一种无液气压计。3.大气压的变化（1）大气压随高度的升高而减小。由于越向高空，空气越稀薄，空气的密度越小，由于大气层密度变化是不均匀的，因此压强随高度的变化也是不均匀的。在海拔2000m以内，大约每升高12m，大气压减小133Pa。（2）天气的变化影响大气压。一般来说，晴天的气压比阴雨天的高。4.大气压和水的沸点：水的沸点在标准大气压下是100℃，随着大气压的减小，水的沸点会降低。要点诠释：1.单位：国际单位是帕斯卡(Pa)。常用单位还有毫米汞柱（mmHg），厘米汞柱（cmHg），标准大气压(atm)。2.托里拆利实验中，如果玻璃管中有部分空气，测量的大气压值比实际值偏小；如果实验中用水代替水银，需要约10m长的玻璃管。3.水银气压计的测量结果较准确，但携带不方便。实际应用中经常使用金属盒气压计，也叫无液气压计，它的主要部分是波纹真空金属盒。气压变化时，金属盒的厚度会发生变化，传动装置将这种变化转变为指针的偏转，指示出气压的大小。要点三、活塞式抽水机活塞式抽水机，是利用大气压把水从低处抽到高处的装置。使用时，若提起活塞，阀门A受到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进入圆筒（图甲）；当压下活塞时，阀门B被水压下而关闭，水被阻不能向下流动，于是冲开阀门A进入圆筒的上部（图乙）；再提起活塞时，活塞上面的水迫使阀门A关闭，从侧管流出。与此同时井里的水又在大气压的作用下推开阀门B进入圆筒（图丙）。要点四、流体压强与流速的关系1.探究流体压强与流速的关系：(1)对着两张平行放置的纸的中间吹气，使得两张纸中间的气流速度增大，这时两张纸外侧的气流速度相对较小，两张纸会向中间靠拢，这说明纸两侧的空气对纸的压力大于纸中间空气对纸的压力，可见空气流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。(2)将两只小船放入水盘中，用水管向两船中间冲水，两船向中间靠拢，这说明船两侧的水对船的压力大于船中间的水对船的压力，可见液体流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。2.生活中的应用：等车的时候人要站在安全线以外；汽车的整体形状类似飞机机翼，有助于减小汽车对地面的压力；鼠洞的通风系统；乒乓球的上旋和下旋等。又如航海规定两艘轮船不能同向航行时靠得太近，否则容易造成事故。3.流体压强和流速的关系：流体流动时，流速越大的位置压强越小，流速越小的位置压强越大。4.飞机的升力（1）机翼的形状：飞机的机翼一般做成上凸下平的形状，机翼的形状决定机翼上下表面空气流动的速度，从机翼横截面的形状可知，其上方弯曲，下方近似于直线、飞机飞行时，空气与机翼发生相对运动，由于机翼上方的空气要比下方的空气运行的路程长，所以机翼上方的空气流动比下方要快。（2）升力产生的原因从机翼上方流流通过的路程长，速度大，它对机翼上表面的压强较小；机翼下方气流通过的路程较短，速度小，它对机翼下表面的压强较大。这样，机翼上、下表面就存在着压强差，因而有压力差，这就是产生升力的原因。【典型例题】类型一、大气压强1、（2015•丰台区校级模拟）关于大气压，下列说法错误的是（）A．大气压的数值在不同地区一般不同B．同一地区的大气压数值也在不断变化C．大气压的值随高度的增加而增大D．一个标准大气压的值等于760mmHg，它是不变的【思路点拨】本题考查大气压的变化规律，要联系实际解决问题。【答案】C【解析】A、对于不同的地方，大气压一般不同，故A正确；B、同一地区大气压与天气、温度等因素有关，所以同一地区大气压也是变化的，故B正确；C、大气压强随高度的增加而减小，故C错误；D、一个标准大气压的值等于760mmHg，它是不变的，故D正确；故选C。【总结升华】本题考查了与大气压有关的知识，都是一些基础知识，要注意理解并识记。举一反三：【变式】下列都是《科学》课本中的实验，用来说明大气压强存在的是（）A．橡皮塞跳起B．筷子提米C．覆杯实验D．向两球之间吹气【答案】C2、某同学做托里拆利实验，测得玻璃管内水银柱比槽内水银面高出76cm，下面的哪些措施可以使这个高度差改变（）A．往槽内加入少许水银B．使玻璃管稍微倾斜一点C．把玻璃管往上提一提D．把实验移到高山上去做【思路点拨】托里拆利实验要抓住是大气压支持住水银柱，故大气压有多大，支持住的水银柱就有多高。【答案】D【解析】往水银槽加水银、使玻璃管倾斜、把玻璃管往上提，这三个方法既不能改变大气压的大小，又不能改变水银柱的压强，故都不能使管内外高度差变化。只有把实验移到高山上去做，高山上大气压小，能支持的水银柱高度也就变小。【总结升华】托里拆利实验能测出大气压的值，是利用管内水银柱产生的压强等于大气压强，即P大气=P水银=ρ水银gh。举一反三：【变式】1（2015春•广饶县校级期中）某同学自制一只水银气压计，测得的数据比实际数据偏低，其主要原因是（）A．水银槽内水银过多B．玻璃管内进入空气C．玻璃管太粗D．玻璃管粗细不均匀【答案】B【变式】2（高清课堂《大气压强与流体压强》例2）在一次模拟的托里拆利实验中，四个同学分别用图所示的四种方式测量液柱高度。其中正确的【答案】C3、如图所示是利用水银气压计测量不同高度的大气压数值①认真分析可知：大气压的变化规律是________________。②由于不同高度的大气压是不同的，这就给人们一个启发：那就是可以将水银气压计改装成一个________，如果我们在武当山的金顶上测得的大气压是83.6kPa，则金顶的海拔高度大约是________m。③如果在金顶上烧开水，则水沸腾的温度将________100℃。（填“高于”“等于”“低于”）【答案】①大气压随高度增加而减小，大气压随高度的变化是不均匀的。②高度计1740③低于【解析】①通过观察图可以发现大气压随高度的变化规律是大气压随高度的增加而减小，大气压随高度的变化是不均匀的②由于不同高度的大气压是不同的，人们可以把水银气压计改装成高度计；③从图中可以看出，横坐标表示海拔高度，纵坐标表示某一高度所对应的大气压值，83.6kPa海拔高度约为1740m。由于金顶上的大气压小于标准大气压，所以在金顶上烧开水，水沸腾时温度将低于100℃。【总结升华】本题考查的是会从图表中获取信息，然后加工整理总结出规律，培养概括知识的能力和运用知识的能力。举一反三：【变式】青藏铁路已全线贯通，已经投入运营的高原列车有完善的供氧系统和完备的医疗系统，这样做是因为（）A．高原空气稀薄，大气压强小B．高原空气稀薄，大气压强大C．高原空气稠密，大气压强小D．高原空气稠密，大气压强大【答案】A4、洋洋同学家的卫生间下水道堵塞了，他爸爸利用吸盘很快就将下水道疏通了，由此他突然联想到所学过的大气压知识，于是，洋洋和瑞瑞同学合作利用吸盘设计了一个估测大气压强的实验方案【方案设计】（1）用刻度尺测出吸盘的直径D；（2）将吸盘四周沾上水，挤出里面的空气压在光滑的水平地面上；（3）用力竖直往上拉吸盘柄，直到吸盘脱离地面，根据经验估测拉脱吸盘所需拉力的大小（4）计算出当地大气压强【评估交流】洋洋同学说：我们的实验原理是，操作过程规范，较方便地估测出了大气压强。瑞瑞同学说：在操作过程中，我发现存在、等问题，尽管我们的操作规范，但估测的结果误差较大，洋洋认真思考后，同意了瑞瑞的意见，然后，他们继续一起探讨如何改进方案，尽量减少测量误差。根据洋洋和瑞瑞同学的实验记录及自我评估情况，请你回答，洋洋和瑞瑞测出的大气压强P=（用字母表示）；实验时洋洋同学将吸盘四周沾上水，这样做的目的是。要准确测量，应该利用课本中介绍的进行测量。【答案与解析】P=F/S吸盘中的气体挤不干净（不是真空）拉脱所需力的大小估测偏差大24DF防止外面的气体进入吸盘气压计（托里拆利实验）【总结升华】本题考查的是会从给的情景中分析涉及到哪些物理知识，从而提出合理的问题找出原因，加强理论与实际相结合。类型二、流体压强5、如图所示，灰鹅在飞行途中突遇强风，会将身体翻转180°，以脚朝上但头保持不变的怪异姿势飞行．灰鹅转体后（）A．翅膀下方空气流速大于上方的流速，有助于迅速降低高度B．翅膀下方空气流速大于上方的流速，有助于迅速提升高度C．翅膀下方空气流速小于上方的流速，有助于迅速降低高度D．翅膀下方空气流速小于上方的流速，有助于迅速提升高度【思路点拨】生活中常见的流体是流动的水和空气，流体的流速越大，压强越小。【答案】A【解析】（1）灰鹅正常飞行时，翅膀如图甲，翅膀的上方隆起，翅膀上方的空气流速大，压强小；翅膀下方的空气流速小，压强大，翅膀在压强差下产生向上的升力，向上飞行。（2）突遇强风，灰鹅以飞行方向为轴线，横向转体180°，翅膀如图乙，翅膀下方的空气流速大，压强小；翅膀上方的空气流速小，压强大，翅膀在压强差下产生向下的力，灰鹅能降低高度，躲避强风。【总结升华】灰鹅这样转体可以迅速降低高度。这样转体可使翅膀下方空气流速大于上方空气流速，根据流速大的地方压强小，流速小的地方压强大的规律，灰鹅受到的向下的压力大于向上的压力从而使灰鹅受到空气的压力的合力方向向下，有助于灰鹅迅速降低高度，躲避强风，使飞行更安全。6、如图所示，一阵大风吹来，伞面可能被“吸”并严重变形。下列有关这一现象及解释正确的是（）A．伞面被向上“吸”，因为伞上方的气压大于下方气压B．伞面被向上“吸”，因为伞上方的气压小于下方气压C．伞面被向下“吸”，因为伞上方的气压小于下方气压D．伞面被向下“吸”，因为伞上方的气压大于下方气压【答案】B【解析】如图，相同时间，空气通过伞上方的路程大于伞下方的路程，空气通过上方的速度大于下方速度。根据流体的流速越大压强越小，下方压强大于上方压强，伞在压强差下被吸向上方。【总结升华】掌握流体的流速和压强的关系，并能用流体压强解