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第三节空气的“力量”体验神奇的大气压活动1:如图甲,一个水杯,里面盛满水,用一张纸盖住水杯,用手按着纸把水杯倒置,松开手,观察水和纸的情况。活动2:取两个挂东西的吸盘,按图乙对接,挤出吸盘内部的空气,然后拉吸盘。(1)在活动1中,杯子口处的纸片(选填“会掉下来”或“不会掉下来”)。(2)在活动2中,能轻易地拉开吸盘吗?提示:(1)不会掉下来(2)不能,要用较大的力1.什么是大气压强?2.为什么说大气压是存在的?3.怎样测出大气压的大小?4.大气压对我们的生活有什么影响?探究1大气压强1.空气有质量:请估算教室内空气的质量。(空气的密度ρ大约是1.29kg/m3)提示:教室内空气的体积约为V=200m3,则m=ρV=1.29kg/m3×200m3=258kg。参考答案:258kg2.证明大气压的存在:拿一只易拉罐,放少许水,罐口打开,放在火上将水烧至沸腾。水沸腾后,分别做以下实验:A.将未盖盖子的易拉罐小心地放入盆内,然后用冷水浇易拉罐;B.将盖盖子的易拉罐小心地放入盆内,然后用冷水浇易拉罐。(1)实验现象:用冷水浇未盖盖子的易拉罐,易拉罐(选填“塌陷”或“不会塌陷”);用冷水浇盖盖子的易拉罐,易拉罐(选填“塌陷”或“不会塌陷”)。参考答案:不会塌陷塌陷(2)分析现象可得出结论:。提示:浇冷水可以使易拉罐中热的水蒸气遇冷液化,气体变少,由于气体变少,如果未盖盖子,外界空气进入易拉罐内,内外压强相等,易拉罐不会被压得塌陷,如果盖盖子,外界空气不能进入易拉罐内,易拉罐内压强将变小,外界的大气压强大于内部大气压,故把易拉罐压扁。此现象说明空气内各个方向也都存在压强。这种压强称为大气压强,简称大气压或气压。参考答案:空气内部各个方向也都存在压强3.解释体验中的现象:(1)纸片为什么不会掉下来?参考答案:液体受重力且具有流动性,对浸入其中的物体产生压强;类比,气体有质量受重力也具有流动性,对浸入其中的物体也有压强。纸片受到向上的压强,所以不会掉下来。(2)为什么紧紧压在一起的两个吸盘,需要用不小的力才能拉开?提示:当两个吸盘紧紧压在一起,吸盘中间的空气被挤出时,内部气体变少,压强减小,外部大气压把吸盘压在一起。故需要不小的力才能拉开。参考答案:把吸盘内的空气排出,内部气体变少,压强减小,外部大气压将两吸盘紧紧压在一起。(3)活动中的实验也说明大气压很(选填“大”或“小”);历史上证明大气压强存在的著名实验是。提示:大气压作用在吸盘很小的面积上,产生的力很大,由此推知大气压强是很大的;著名的马德堡半球实验证明了大气压的存在,同时也说明大气压是巨大的。参考答案:大马德堡半球实验探究2测量大气压1.实验设计:(1)取一根长约1m、一端开口的细玻璃管,将玻璃管灌满汞,如图甲;(2)用手指堵住玻璃管开口端,把玻璃管开口朝下倒插在汞槽中,如图乙;(3)放开手指,让管内汞流出,如图丙;(4)把玻璃管左右倾斜,观察汞柱的高度,如图丁。2.测量结果:玻璃管内汞柱高;故大气压强等于汞柱产生的压强。提示:将玻璃管中灌满汞,可以排净玻璃管中的空气,这样可以使玻璃管倒插在汞槽中后,其上方形成真空。管内汞面上方是真空,不能对汞面产生压强,而管外汞面上受到大气压强。正是大气压强支持着玻璃管内760mm高的汞柱。也就是大气压强跟760mm高的汞柱产生的压强相等。参考答案:760mm760mm3.交流与评估:(1)玻璃管倾斜后,为什么管内汞柱的高度不变?参考答案:因为管内汞柱产生的压强和外界大气压相等,只要外界大气压不变,管内汞柱的竖直高度就不会改变。(2)760mm汞柱产生的压强大约是Pa,如果用水做实验至少需要m的玻璃管。提示:大气压强跟760mm高的汞柱产生的压强相等,故p=ρ汞gh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m=1.013×105Pa,当汞换为水时,则参考答案:1.013×10510.34533p1.01310Pah10.34mg1.010kg/m9.8N/kg水水。探究3大气压强的变化1.大气压是不变的吗?1标准大气压的值是多少?提示:大气压是变化的,人们为了便于比较,通常把760mm高的汞柱产生的压强叫作1个标准大气压,其数值为1.013×105Pa参考答案:不是人们通常把760mm高的汞柱产生的压强叫作1个标准大气压,其数值为1.013×105Pa2.分析下图,大气压跟海拔高度有什么关系?提示:由于海拔越高空气越稀薄,大气压就会越低,所以大气压会随着海拔的增加而降低。参考答案:大气压会随着海拔的增加而降低一、大气压强1.大气压产生的原因:空气有质量受_____且具有_______。2.特点:在空气内部向_________都有压强。3.证明实验:_______________。4.生活实例:_____________。二、测量大气压1.测量实验:_________实验。2.结论:大气压等于_______高汞柱产生的压强。重力流动性各个方向马德堡半球实验塑料吸盘挂钩托里拆利760mm三、大气压的变化1.1标准大气压的数值:_______高汞柱产生的压强,即__________Pa。2.变化:与_____有关,离地面越高的地方空气越_____,大气压_____。3.应用:根据大气压强与海拔高度的关系,估算海拔_____。760mm1.013×105稀薄越小高度海拔【拓展延伸】转换法物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量,通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量,这种研究问题的方法叫转换法。所谓“转换法”,主要是指在保证效果相同的前提下,将不可见、不易见的现象转换成可见、易见的现象。考点测量大气压【典例】(2013·自贡中考)甲同学做托里拆利实验,测得管内外水银面高度差约76cm,乙同学采取下面哪个措施可以改变这个高度差()A.往水银槽内加少量水银B.用粗一些的玻璃管做实验C.把玻璃管往上提一提,但不出水银面D.把实验移到高山上去做【思路导引】解题关键点:托里拆利实验中影响水银柱的高度的因素是外界大气压。【解析】选D。本题考查大气压强。往水银槽加水银、使玻璃管粗一些、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。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变小。【方法归纳】托里拆利实验的注意问题(1)汞柱高度:指管内外汞面的竖直高度差h,不是指倾斜时汞柱的长度L,实验中玻璃管倾斜后,管内汞柱长度虽然增加,但汞柱高度不变。(2)实验中,玻璃管的粗细(内径不同)不会影响大气压的测量值,因为液体的压强只与液体密度、深度有关,与液体的重力、体积无关。(3)实验中,玻璃管插入汞槽里的深度对测量值没有影响,管口向上提,管内汞面上方真空部分体积增大,汞柱高度不变;管口向下按,管内汞面上方真空部分体积减小,汞柱高度不变。1.小华想用空易拉罐来体验大气压强的存在,下列操作能达到目的的是()A.用手捏易拉罐,易拉罐变瘪B.将密封易拉罐置于深水中,易拉罐变瘪C.让易拉罐从高处下落撞击地面,易拉罐变瘪D.用注射器抽取密封易拉罐中空气,易拉罐变瘪【解析】选D。本题考查大气压的存在,A项是用手施加的力改变了易拉罐的形状,B项是深水的压强使易拉罐变瘪,C项是易拉罐落地与地面产生的撞击改变了易拉罐的形状,D项是大气压大于易拉罐内气压使易拉罐变形。2.(2013·南宁中考)如图所示的现象中,不是大气压强引起的是()【解析】选B。本题考查大气压的应用。A、C、D选项都是利用大气压的结果,只有B选项救生锤能击碎车窗玻璃是运用减小受力面积来增大压强的原理工作的,和大气压无关。3.有甲、乙、丙三个同学在同一房间用托里拆利的方法测量大气压,实验记录结果依次是75.2cm、75.6cm、76.0cm。已知一个同学做实验时,管内混入了空气,另一个同学则没有将管竖直放置,如果只有一个同学的方法是正确的。他是()A.甲B.乙C.丙D.无法确定【解析】选B。本题考查托里拆利实验,要先会分析混入了空气和玻璃管没有竖直放置对测量的大气压数值的影响,从而分析出哪一个是正确的测量结果,在做托里拆利实验时,若玻璃管中混入了空气,会使测量结果偏小;若玻璃管没有放竖直,则会使测量结果偏大。所以75.2cm是混入空气的测量结果,76.0cm是玻璃管没有放竖直的测量结果,而乙同学测出的75.6cm才是正确的测量结果。4.(多选)(2012·沈阳中考)如图为托里拆利实验的装置图,下列表述正确的是()A.将玻璃管稍微倾斜,管内外水银面高度差将不变B.将玻璃管稍微向上提起但没有离开液面,管内外水银面高度差将变大C.向槽中继续注入少量水银,管内外水银面高度差将变小D.换用一根粗些的等长玻璃管,管内外水银面高度差将不变【解析】选A、D。本题考查大气压强的测量方法。由于水银柱的高度是由外界大气压的大小决定的,因此将玻璃管稍微倾斜、将玻璃管稍微向上提起但没有离开液面、向槽中继续注入少量水银、换用更粗一些的等长玻璃管,管内外水银面高度差都将不变。5.据某报报道:2013年2月20日13时01分云南普洱发生地震,记者乘坐运输机去采访,飞机上升到3200m的高空。由于气压急剧变化,记者用来做采访记录的签字笔的笔尖在不断地滴出墨水。“签字笔的笔尖在不断地滴出墨水”的原因是由于大气压随高度的增大而(选填“增大”或“减小”),笔管内的气压(选填“大于”或“小于”)笔管外的气压。【解析】本题考查大气压强与高度的关系。由于大气压随高度的增加而减小,当飞机上升到3200m的高空时,大气压减小,笔管内的气压大于大气压。所以签字笔的笔尖在不断地滴出墨水。答案:减小大于6.(2013·玉林中考)如图所示,在薄皮铁桶内放些水,烧开后把开口堵住,再浇上冷水,发现铁桶变扁了,这个现象证明了的存在。薄皮铁桶被压扁表明力可以改变物体的。【解析】本题考查大气压的存在。在薄皮铁桶内放些水,烧开后把开口堵住,再浇上冷水,铁桶内的气压减小,桶内的压强小于外界大气压,在大气压的作用下,铁桶被压扁了;薄皮铁桶被压扁,大气压力改变了铁桶的形状,说明力可以改变物体的形状。答案:大气压强形状7.(2012·安徽中考)地球的表面积约为5.1×1014m2。地球表面的大气压约为1.0×105Pa,则大气对地球表面的压力约为N。【解析】本题考查大气压及压强公式。已知大气压强约为1.0×105Pa,地球的表面积约为5.1×1014m2,由p=知,地球表面受到的压力约为F=pS=1.0×105Pa×5.1×1014m2=5.1×1019N。答案:5.1×1019FS8.登山运动员在向高峰攀登时会出现“高原反应”,这除了高原缺氧、寒冷之外,还因为那里的大气压强比平原地区(选填“大”或“小”)得多。在高原上用普通锅难以煮熟食物,是因为普通锅的密封性能较差,锅内气压受外界大气压影响,使得水的沸点(选填“高于”或“低于”)100℃。【解析】高度越高,空气越稀薄,气压就越小;液体沸点受气压影响,气压越小,沸点越低,所以水的沸点低于100℃。答案:小低于找找你容易错在哪里大气压强能不能用公式p=ρgh计算?【学生自答】因为大气和液体一样都是会受到重力的影响也都是具有流动性才产生压强的,因此可以利用该公式进行计算。【教师点评】错误之处:没有考虑p=ρgh这个公式中需要密度是分布均匀的。【标准解答】答:p=ρgh公式计算的对象要求是密度均匀的液体或气体,空气密度的分布是不均匀的,因此不能简单地用这个公式进行计算。