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第九章 压强
第三节 大气压强
初中物理八下(人教版)
学
习
目
标
知道大气压强的存在
了解大气压的变化规律
认识大气压在生产生活中的应用
课程导入
液体内部朝各处都有压强,是因为液体具有流动性。空气同样也有流动性,那空气也会产生压强吗?
如果把笼罩着地球的大气层比作浩瀚的海洋,我们就生活在大气海洋的底部,大气是否对我们也产生压强?
这些厚厚的气体人们通常称之为大气层。人们生活在地球大气中,大气对浸在其中的物体有压强,你能感受到这种压强的存在吗?
一、大气压的存在
实验探究一、覆杯实验
实验步骤:将硬纸片平放在平口塑料杯杯口,用手按住,并倒置过来,放手后看到什么现象?如果把杯内加满水,再将硬纸片平放在平口塑料杯杯口,用手按住,并倒置过来,放手后硬纸片能否落下吗?
放手后,硬塑料片落下
杯内加满水放手后,硬塑料片不落下
实验探究二:塑料吸盘能吸在光滑的墙上,如果把塑料吸盘戳个小孔,会发生什么现象?
戳个小孔时,空气通过小孔进入吸盘和光滑的墙面之间,吸盘掉下
实验探究三:将剥了皮的熟鸡蛋放入广口瓶中,鸡蛋不会掉入瓶中。将浸过酒精的棉花点燃后放入广口瓶内,然后立即将剥壳的熟鸡蛋堵住瓶口,观察现象。现象:鸡蛋进入瓶内
分析结论:
实验探究一:硬纸片受重力作用,还受到水向下的压力,但并没有下落,说明它一定受到向上的力的作用,这个力的施力物体只能是大气,说明大气存在压强。将纸杯朝不同的方向,发现硬纸片都不会脱落。说明大气向各个方向都有压强。
实验探究二:吸盘被戳个小孔时,空气通过小孔进入吸盘和光滑的墙面之间,吸盘内外压强相等,吸盘便不能吸在光滑的墙面上。
实验探究三:当瓶中空气温度降低时,内部气压变小,当瓶内气压小于外部大气压时,外界的大气压会把鸡蛋压进去。
早在1654年,德国马德堡市市长奥托·冯·格里克就在马德堡市公开表演一个著名实验——马德堡半球实验。他把两个直径为30cm铜质空心半球紧紧地扣在一起,用抽气机抽出球内的空气,然后用16匹马向相反方向拉两个半球,结果费了很大的劲才把它们拉开。
马德堡半球实验,证明大气压的存在,而且表明大气压是很大的.
大气压强
大气对浸在它里面的物体产生的压强叫大气压强,简称大气压或气压。
(1)大气向各个方向都有压强。因为空气具有流动性,所以大气也和液体一样,向各个方向都有压强。
(2)在同一高度向各个方向的压强都相等。
大气压的产生原因:由于空气有重力,对浸在其中的物体有压力。
思考问题:大气压在我们周围时刻存在着,我们为什么感受不到?
这是因为人身体内外空气相通,身体各部位内外所受的压力相同,内外平衡,长期以来人们已经习惯这样的环境了。
p大气压
p大气压
p大气压
p大气压
球体内部没有气体,也就没有向外的压强(压力),外部有大气,对半球的四周表面有压强,所以是大气压强(压力)把两个半球紧紧压在一起。
马德堡半球实验的解释
二、大气压的测量
测量依据:如图所示,大气可以把纸片上的液柱托住,根据二力平衡知识可知,只要测量出大气压能够托起液柱的高度,我们就可以根据其产生的压强间接计算出大气压强的数值。因此为了实验方便,根据液体压强计算公式p=ρgh可知,最好选择密度较大的液体进行实验。
塑料管
纸片
人们发现用水做实验时,水柱太高,达到10米多高,不方便,能否用密度大的水银代替?
托里拆利实验
长约1m一端封闭的玻璃管、 水银、水银槽 、刻度尺
实验器材:
实验步骤:
①在长约1 m、一端封闭的玻璃管里灌满水银,将管口堵住;
②将玻璃管倒插在水银槽中,放开堵住管口的手指后,管内水银面下降到一定高度时就不再下降,这时管内外水银面的高度差约为760 mm;
③将玻璃管倾斜,观察管内外水银面的高度差。
实验现象:管内水银面下降到一定高度停止下降;改变管子倾斜度,其高度不变。
实验结论:大气压支持760mm高的水银柱,即大气压等于760mm水银柱产生的压强。
托里拆利实验原理:因为是玻璃管外部的大气压强支持着水银柱,所以大气压强就等于管内水银柱的压强。
P大气压=ρ水银gh
=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m
=1.013×105 Pa
p大气=p水银=ρ水银gh。
管内水银(汞)柱的高度和管的粗细、倾斜角度、长度、形状都无关。
注意:托里拆利实验中,要准确测出大气压的值,玻璃管中要充满水银,不能混有气泡;因水银有剧毒,故实验时应注意安全。
标准大气压:在1954年第十届国际计量大会上,科学家对大气压规定了一个“标准”:在纬度45°的海平面上,当温度为0℃时,760mm高水银柱产生的压强叫做1标准大气压。
标准大气压 p0= 1.013×105 Pa或760mmHg
帕(pa)、 毫米水银柱高(mmHg柱)
大气压的两个常用单位:
(1)水银气压计
气压计
测量大气压的仪器叫做气压计。
在托里拆利实验中,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。这就是一个简单的水银气压计。
水银气压计比较准确,但携带不便。
(2)无液气压计(如金属盒气压计)。
主要部分是一个波纹状真空金属盒,气压变化时,金属盒厚度会发生变化,传动装置将这种变化转化为指针的偏转,指示出气压的大小。
三、大气压与人类生活
1、大气压的变化
①大气压随高度增加而减小,大气压变化的规律:
大气压由于大气受重力而产生,因为海拔越高,空气越稀薄,空气密度变小,大气重力变小,因此大气压就会降低。当离开地面的高度达到100km时,大气就变得极其稀薄了。
②大气压随海拔高度的升高而减小的原因
在海拔3000m以内,每升高10m,大气压大约减小100pa。
气压会影响液体沸点,气压越高,液体沸点越高;气压越低,液体沸点越低。
大气压强的大小除了与高度有关外,还与温度、空气湿度有关。人们生活中可以通过观察大气压强的变化来预报天气。
2.大气压与天气的关系:
一般来说,晴天大气压比阴天高,冬天比夏天高。
3.水的沸点与气压的关系
当气压增大时,水的沸点升高;当气压减小时,水的沸点降低。
大气压的应用
活塞式抽水机是利用大气压工作的,通过活塞在圆筒中往复运动不断地将水抽取上来。
活塞式抽水机
提水的过程
出水及吸水过程
吸液体的过程都是靠管内外气体压强差将液体“压”的过程
日常生活中的吸盘,用吸管吸饮料,都是利用了大气压的作用。
生活和生产中使用的抽水机、打气筒、静脉滴液以及空气压缩机,也是利用了大气压来工作的。
课堂总结
大气压的存在
大气压强
大气压的测量
大气压与人类生活
大气压的大小:托里拆利实验
标准大气压:p=1.013×105 Pa
应用:高压锅、活塞式抽水机
空气内部各个方向都有压强
产生原因:重力、流动性
海拔越高,气压越低,液体沸点也降低
课堂训练
1. 下列事例中没有利用大气压强的是( )
A. 用活塞式抽水机将水抽到高处
B. 护士用注射器给病人注射药液
C. 用吸管吸饮料盒中的牛奶
D. 吸盘可以吸在光滑的墙上
B
2.如图所示是在一个标准大气压下完成的托里拆利实验,原来玻璃管竖直,后来让玻璃管倾斜,水银充满全管,有关尺寸如图所示。下列说法中错误的是( )
A.玻璃管倾斜后,水银对玻璃管上端有压强
B.外界大气压强等于76 cm高水银柱所产生压强
C.玻璃管竖直时,上端无水银的部分肯定是真空的
D.玻璃管倾斜后,若不慎将上端碰出一小孔,则
水银会向上喷出
D
3.大气压随海拔高度的升高而______(选填“增大”、“减小”或“不变”),小娟同学拿着自制气压计从峨眉山脚的报国寺爬到山上的金顶时,发现玻璃管内水柱的高度h______(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
减小
增大
谢谢