2023浙教版科学七升八暑期“快人一步”培优讲义（八）：大气压（1）（学案 含解析）

一、大气压强的存在
（一）大气压强的存在
大气对处在其中的物体有压强。
大量现象表明，大气会向各个方向对处于其中的物体产生压强。大气的压强简称大气压。
（二）马德堡半球实验
证明大气压存在最著名的实验，它不仅证实了大气压存在,还向人们生动地说明了大气压的数值是很大的。
（三）大气压强产生的原因
(1)大气有重力一一产生压强的根本原因。
(2)大气会流动一一因此向各个方向都有压强。
（四）平时人感觉不到大气压存在的原因
身体内外空气相通，身体各部位内外所受压力相同，内外平衡。
二、大气压的大小
（一）测量大气压的工具
(1)空盒气压计：空盒气压计上有两行刻度，一行以百帕( hPa)为单位，一行以毫米汞柱( mmHg )为单位,1毫米汞柱约为133帕。该气压计携带和使用比较方便。
(2)水银气压计：水银气压计内有一支细玻璃管，管内水银柱的高度会随大气压的变化而变化。读出的水银柱高度为多少毫米，大气压即为多少毫米汞柱。该气压计的测量比较精确。
（二）大气压与海拔高度的关系
离地面越高，空气越稀薄，空气的密度越小，大气压也就越小。通过观察可以发现:高度越高，大气压越小。
人们经过反复测定，发现在海拔2 000米以内，每升高12米，大气压大约要降低133帕(1毫米汞柱)，到了5 700米高的地方，大气压要比海平面上减小一半;而在32000米的高空，大气压就只有海平面上的百分之一了。
（三）大气压的数值
在海平面附近，大气压的数值接近于1.01 x 105帕，人们通常把这个大气压称为标准大气压。标准大气压与760毫米高的水银柱产生的压强相等,其数值相当于1厘米2的面积上施加约10牛的压力。
【能力拓展】
大气压是变化的，但标准大气压是个定值,P。约为1.01x105 帕，是固定不变的，不要把大气压和标准大气压混淆。毫米汞柱是压强的单位，用于表示气体的压强，如760毫米汞柱相当于760毫米高的水银柱所产生的压强。
三、生活用品与大气压
（一）真空压缩袋
是专门用来保存体积较大的物品的，不但可以省去许多储存空间，还可防霉、防蛀、防菌防潮等。其工作原理是把物品放进真空袋里，抽出袋内空气，外界的大气压把物品压扁。
（二）吸尘器
吸尘器是靠电动机高速驱动风机叶轮旋转，使空气高速排出，而风机前端吸尘部分的空气不断地补充风机中的空气，致使吸尘器内部产生瞬时真空，与外界大气压形成负压差。在负压差的作用下，吸人含灰尘的空气，经滤尘器过滤，排出清洁的空气，负压差越大，风量越大，则吸尘能力越好。
（三）离心式水泵工作原理
水泵启动前，向泵壳里灌满水，在动力机的带动下，叶轮高速旋转，水被甩出去，在转轴附近形成一个低压区，外面的水就在大气压的作用下，推开底阀通过进水管进人泵壳。进来的水又被叶轮甩到出水管，这样一直循环下去， 就不断把水送到了进水管高处。
四、大气压对人体的影响
（一）大气压的变化对人体会有一定的影响
人在晴朗的天气，一般心情比较舒畅，而在阴雨天，会感到疲倦和心情烦躁。这主要是由于晴天的气压较高，而阴雨天的气压较低。生活在平原地区的人进入青藏高原会因气压减小缺氧等原因，产生头晕、头痛、恶心呕吐等高原反应;当飞机起飞时，乘客的耳膜会产生一种不舒适的感觉等。这一切都是由大气压的变化引起的。
（二）拔火罐疗法的原理
正常情况下，人皮肤内外侧受到的压强是相等的。当用带橡皮球的玻璃罐吸皮肤时，一部分空气被排出，玻璃罐内的压强会减小，人体内外的压强差会使该部位的皮肤向外凸出，同时血液就会因体内的压强较大而聚集到玻璃罐吸附处，从而使皮肤出现红斑。中医的拔罐疗法就应用了这一原理。 如果外界压强更低一些，血液就会被压出皮肤。
（三）人体对大气压的变化有一个逐步适应的过程
随着时间的推移，人体可通过自身的调节或采取一些必要的措施，如飞机在高空飞行时，机舱内必须进行增压，航天员在太空行走时必须穿上内部加压的航天服等，使这些反应减轻或消失。
五、大气压对天气的影响
（一）大气压的特点
(1)大气压随高度的增加而减小。
(2)同一高度的不同区域，大气压的数值不一定相同。
(3)同一地点的不同时间，大气压也会不同。
(4)般来说，冬天的大气压比夏天高，晴天的大气压比阴雨天高。
（二）高气压区和低气压区在相同高度上的区别
比较项目 高气压区 低气压区
范围 气压高的区域 气压低的区域
空气流动方向 从上向下 从下向上
空气的变化 越往下气温越高，水蒸气越不容易液化 气温逐渐降低， 空气中携带的水蒸气容易液化
对天气的影响 多晴朗天气 多阴雨天气
在相同高度上，气压高的区域叫高压区，气压低的区域叫低压区。由于空气的上升，使地表的气压下降，形成低气压，而上升的空气中都含有一定量的水蒸气，由于气温随高度的升高而下降，水蒸 气发生液化， 在高空形成云，云积聚后可能形成降水。反之，如果大气下沉，地表气压上升形成高气压，由于高空气体下沉遇热不会出现水蒸气液化的现象，也就不会出现云，故天气晴朗，空气干燥。
（三）一般情况下，晴朗天气的气压较阴雨天气的气压高
【能力拓展】
高压区和低压区
高压区和低压区指的是同一水平高度的两个天气系统。
水平方向上:高压区的空气流向低压区。
垂直方向上:低压区的空气上升，随着高度的上升，温度下降，水蒸气液化而形成降水;而高压区垂直方向上空气下沉，温度逐渐升高，水蒸气不发生液化，故天气晴好。
例1、下列关于四图对应的现象或原理解释，其中正确的是（　　）
A．甲图“拔罐”既能说明大气有压强，又能说明人体内部有压强
B．乙图实验中选用不同直径的马德堡半球，拉开所需要的力相同
C．丙图是用来给病人注射药物的注射器，它利用了大气压的原理
D．丁图是自制的简易气压计，管内水柱升高说明外界大气压增大
例2、在测量大气压强的实验中，为消除活塞与针筒间的摩擦力对实验的影响，某同学设计了如图所示装置。将注射器筒固定在水平桌面上，把活塞推至注射器筒底端，用橡皮帽封住注射器的小孔，活塞通过水平细线与烧杯相连。向烧杯中缓慢加水，当活塞刚开始向左滑动时，测得杯中水的质量为880g；然后向外缓慢抽水，当活塞刚开始向右滑动时，测得杯中水的质量为460g。烧杯质量为100g，活塞面积为7.7×10﹣5m2，g取10N/kg，轮轴间的摩擦和细线重不计。则所测大气压的值应为（　　）
A．1.2×105Pa B．1.1×105Pa C．1.0×105Pa D．0.9×105Pa
例3、学习大气压后，小朱同学用药瓶和吸管自制了一个水气压计，甲为实物，乙为结构示意图，药瓶内的气体压强 　 　大气压（选填“大于”、“等于”或“小于”）；把该水气压计从底楼拿到27楼，吸管中的液柱高度 　 　（选填“上升”或者“下降”）。
例4、小滨利用如图所示的实验方案测量当时的大气压值。实验中记下弹簧测力计的示数为4.5N。所用一次性注射器的最大刻度容积为2mL。注射器全部刻度的长度为4cm。为判断实验结果的准确性，小滨利用气压计测量当时实际的大气压约为100kPa。
（1）根据弹簧测力计和注射器实验数据计算出的大气压强为 Pa。
（2）对比两次实验结果，小滨猜想用注射器的实验中可能存在下列原因，其中一定不可能的是 　 　。
A.注射器中有空气未全部排尽 B.活塞与注射器筒壁间摩擦较大
例5、如图是高压锅的示意图，锅盖上有一个空心柱为放气孔，空心柱上戴着的一个帽子为限压阀，当高压锅内的气体压强超出了安全值时，锅内的气体就会冲开限压阀，气体跑出一部分，使锅内气体的压强减小，现有一个直径为24cm，空心柱放气孔的横截面积为10mm2 ， 限压阀的质量为100g的高压锅，要用它来煮饭，若当时的大气压为105Pa。请问：
（1）此高压锅内的气体能达到的最大压强为多少？
（2）经商品质量检测部门检测，此高压锅内气体的最大压强不能超过1.8×105Pa，要使此高压锅能继续安全使用，原来的限压阀还能使用吗？若不能，应该再配备一个质量为多大的限压阀？
1.下列操作不能说明大气压存在的是（ ）
A.覆杯实验 B.注射药水
C.吸饮料 D.马德堡半球实验
2.科学是一门以实验为基础的学科，关于下列实验的说法正确的是（　　）
A．甲实验在同一深度改变橡皮膜的朝向，U形管两侧液面高度差变大
B．乙实验将玻璃管略微倾斜会导致水银面高度低于 760mm
C．丙实验将简易气压计从山底带到山顶，玻璃管内液面会上升
D．丁实验为使烧瓶内停止沸腾的水再次沸腾，向外拉动活塞，可增大气压，降低沸点
3.如图所示，在玻璃瓶里装一些水，取一段两端开口的细玻璃管，让玻璃管穿过橡皮塞插入水中。带着此密闭装置乘坐电梯，从33楼坐到1楼的匀速运动过程中，玻璃管内液面的高度将（　　）
A．上升 B．下降
C．先上升后下降 D．先下降后上升
4.某同学自己设计了一个粗略测量大气压强的实验：把两个橡胶皮碗对在一起，用力挤出中间的空气，如图所示．把皮碗悬吊起来，在皮碗下挂重物，逐渐增加所挂的重物，测出最多能挂的物重G，再测出此时皮碗的直径d，皮碗自重忽略不计．则根据这些数据计算大气压P的公式是 ( )
A. B. C. D.
5.某科学实验小组利用注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材测量大气压强的值，实验步骤如下：
（1）把注射器的活塞推至注射器简的底端，然后用橡皮帽堵住注射器的小孔，这样做的目的是________。
（2）如图甲所示，用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部，使绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连，然后水平向右慢慢拉动注射器筒，当注射器中的活塞刚被拉动时，记下弹簧测力计的示数为29.9牛。
如图乙所示，用刻度尺测出注射器全部刻度的长度为________厘米，计算出活塞的横截面积为________。
（3）同学们通过计算发现实验误差较大，请分析该实验过程中导致误差的因素(请写出两条)：①________；②________。
6.龙卷风发生时，许多房屋被摧毁，屋外的气压急剧降到0.9×105Pa，当时门窗紧闭，可以近似地认为室内的气压是标准大气压，取作1×105Pa，若室内屋顶的面积为100m2。
（1）屋内外的大气压强差是多少？
（2）若室内屋顶的面积为100m2，求屋内外的大气压力差是多少？
1.如图是教材中“瓶中取袋”实验，其中“将塑料袋从瓶内拉出时，越拉越费力”，产生这种现象的原因是塑料袋与玻璃瓶之间的（　　）
A．气体越来越多 B．气体越来越少
C．气压越来越大 D．气压越来越小
2.小宁在进行估测大气压实验时，首先读出注射器所标容积为V，用刻度尺量出其有刻度部分的长度为L；再用弹簧测力计慢慢拉注射器的活塞，如图甲所示，活塞刚好被拉动时，弹簧测力计的示数为F1；然后他将活塞推到注射器底端（排出里面空气），用橡皮帽封住注射器的小孔，如图乙所示，用弹簧测力计慢慢拉注射器的活塞，活塞刚好被拉动时，弹簧测力计的示数为F2，则他测量出的大气压强为（　　）
A．p B．p
C．p D．p
3.在测定大气压的实验中，因缺少大量程的弹簧测力计，小明设计并进行了如下的实验。
①将蘸水的塑料挂钩吸盘按压在光滑水平的玻璃板上，挤出塑料吸盘内的空气，测出吸盘的直径d；
②将装有适量细砂的小桶轻轻地挂在吸盘的塑料挂钩上；
③用小勺轻轻地向小桶内加沙，直到塑料吸盘刚好脱离玻璃板，
用天平测出这时小桶和沙的质量为m。
请完成下列问题：
（1）蘸水的目的是________
（2）吸盘脱离玻璃板时，若不计塑料挂钩的质量，空气对塑料吸盘的压力大小是________，测得数值的表达式是：p=________（写出最终的化简结果）。
（3）实验中所测的大气压数值偏小，可能的原因是（写出一条即可）________
4.高压锅是家庭厨房中常见的炊具，利用它可以将食物加热到100℃以上。它省时高效，深受消费者欢迎。
（1）说出高压锅运用了哪些物理知识点？（答一点即可）________
（2）小明在有关媒体上看到了由于出气孔堵塞，致使高压锅爆炸的报道后，给厂家提出了一个增加易熔片（熔点较低的合金材料）的改进建议。现在生产的高压锅已普遍增加了含有易熔片的出气孔（如图1）。试说明小明建议的科学道理。________。
（3）小明测得家中高压锅锅体横截面积0.181m2，出气孔的横截面积为1.256×10-5m2，压在出气孔上的安全阀的质量为80g。试通过计算并对照图像（图2)说明利用这种高压锅烧水时，最高温度大约是多少？
（4）假若要把这种高压锅向西藏地区销售，你认为需要做哪方面的改进，如何改进？________
答案及解析
例1、A
解：A、罐子会吸附在皮肤上，是因为罐内气压小于外界的大气压，故是说明大气有压强；皮肤上的圆形血印是向外凸起，说明人体内也有压强，体内压强比罐内压强大，导致皮肤向外凸起，故A正确。
B、进行马德堡半球实验时，根据F＝pS可知，大气压一定，选用不同的直径的半球时，受力面积不同，产生的大气压力不同，拉开半球所用的力不同，故B错误；
C、医生给注射器内吸药液时用到了大气压，但现在是向病人体内注射药液，利用的是人的推力，与大气压无关，故C错误；
D、瓶内气体压强等于大气压强与水柱产生压强之和；外界大气压变小，瓶内气压大于外界大气压与水柱产生压强之和，会进一步向外压水柱，所以水柱将会升高，故D错误。
故选：A。
例2、C
解：当注射器中的活塞开始向左滑动时，G1＝（0.88+0.1）kg×10N/kg＝9.8N，对活塞受力分析：f+F＝G1＝9.8N；
当注射器中的活塞开始向右滑动时，G2＝（0.46+0.1）kg×10N/kg＝5.6N，对活塞受力分析：F﹣f＝G2＝5.6N；
两式联立解得：F＝7.7N；
所以p1.0×105Pa。
故选：C。
例3、解：自制气压计的特点是：瓶内气压等于管内水柱的压强与外界气压之和，故在图乙中，药瓶内的气体压强大于大气压；由于大气压强随高度的增加而减小，把该水气压计从底楼拿到27楼，外界气压减小，瓶内气压基本不变，故水柱产生的压强要增大，由液体压强公式p＝ρgh知，吸管中的液柱高度上升。
故答案为：大于；上升。
例4、解：（1）已知V＝2mL＝2cm3＝2×10﹣6m3，L＝4cm＝0.04m，
则S5×10﹣5m2，
大气压强p9×104Pa；
（2）注射器中有空气未全部排尽，注射器中会有很小的大气压强，所测大气强会偏小；实际的大气压p′＝100kPa＝100×1000Pa＝1×105Pa；如果活塞与注射器内壁间存在较大的摩擦力，注射器在拉力F作用下平衡时，拉力F大于大气对活塞的压力，从而使测量值偏大，而根据实验数据计算出的大气压强小于实际大气压，所以不可能是活塞与注射器筒壁间摩擦较大，可能是注射器中有空气未全部排尽，故选：B。
故答案为：（1）9×104；（2）B。
例5、（1）G=mg=0.1kg×10N/kg=1N
P=F/s=G/s=1N/10×10-6m2=1×105Pa
P最大＝P+P0=1×105Pa+1×105Pa=2×105Pa
（2）不能，P＝P最大－P0＝1.8×105Pa-1×105Pa=0.8×105Pa
G=F=Ps=0.8×105Pa×10×10-6m2=0.8N
m=G/g=0.8N/10(N/kg)=0.08kg=80g
【解析】（1）根据限压阀质量求出其重力出气口的压力就等于其重力，利用限压阀出气口横截面积求出此时压強，再加上大气压的值即为锅内气体到的最大压强。
（2）由经检验锅内气体的最大压能超过1.8×105Pa，可知原来的限不能继续使用；根据锅内气体的最大压强和大气压计算出作用在限压阀上的压强，然后根据限压阀出气口横截面积可求出压阀的压力，此时压力即为其重力。
【解答】 限压阀的重力G=mg=0.1kg×10N/kg=1N
此时对出气口的压强P=F/s=G/s=1N/10×10-6m2=1×105Pa
高压锅内气体能达到的最大压强P最大＝P+P0=1×105Pa+1×105Pa=2×105Pa
（2）经商品质量检测部门检测，此高压锅内气体的最大压强不能超过1.8×105Pa，故原来的限压阀不能使用；
作用在限压阀上的压强P＝P最大－P0＝1.8×105Pa-1×105Pa=0.8×105Pa
限压阀的重力等于其产生的压力，由P=F/s可得，G=F=Ps=0.8×105Pa×10×10-6m2=0.8N
限压阀的质量m=G/g=0.8N/10(N/kg)=0.08kg=80g
1.B
【解析】A.在覆杯实验中，水和纸片受到大气向上的压强，因此没有落下来，故A不合题意；
B.注射药水时，依靠手对活塞的推力将药液压进皮肤，与大气压强无关，故B符合题意；
C.吸饮料时，吸管内的空气减小，在外界大气压强的作用下，饮料被压进口中，故C不合题意；
D.在马德堡半球实验中，两个铜半球在大气压强的作用下被挤压在一起，很难拉开，故D不合题意。
2.C
解：A、甲实验在同一深度改变橡皮膜的朝向，U形管两侧液面高度差不变，故A错误。
B、气压相同，支撑水银柱的高度也相同，故乙实验将玻璃管略微倾斜会导致水银面高度还是 760mm，故B错误。
C、丙实验将简易气压计从山底带到山顶，山顶气压变低，玻璃管内气压不变，故玻璃管内液面会上升，故C正确。
D、丁实验为使烧瓶内停止沸腾的水再次沸腾，向外拉动活塞，可减小气压，降低沸点，故D错误。
故选：C。
3.B
解：带着玻璃瓶从33楼坐到1楼的匀速运动过程中，高度变小，外界气压变大，而玻璃瓶内空气压强不变，所以外界气压会压着液面下降。
故选：B。
4.C
【解析】（1）当皮碗刚刚被拉开时，它受到的大气压力等于先物体的重力；
（2）已知压力和受力面积根据公式计算大气压强。
【解答】当皮碗刚刚被拉开时，它受到的大气压力等于物体的重力，即F=G；
皮碗的受力面积为：； 那么大气压强。
5.（1）排尽注射器内的空气
（2）6.00；3.3厘米2
（3）空气没有排尽；橡皮帽密封性不好有摩擦等(答案合理即可)
【解析】（1）如果注射器内存有空气，那么空气会产生向外的压强，从而使测得的大气压强偏小；
（2）根据乙图确定刻度尺的分度值，然后读出注射器有刻度部分的长度。根据公式计算出活塞的横截面积。
（3）根据这个实验的过程、操作方法和实验器材，分析测量误差较大的原因。
【解答】（1）把注射器的活塞推至注射器简的底端，然后用橡皮帽堵住注射器的小孔，这样做的目的是排尽注射器内的空气。
（2）根据乙图可知，刻度尺的分度值为0.2cm，则注射器有刻度部分的长度为6cm。活塞的横截面积为：；
（3）同学们通过计算发现实验误差较大，该实验过程中导致误差的因素：①空气没有排尽；②橡皮帽密封性不好有摩擦等
6.（1）屋内外的大气压强差： △p=p内-p外=1.0×105Pa-0.9×105Pa=1×104Pa
（2）屋内外的大气压力差： △F=△pS=1×104Pa×100m2=1×106N
【解析】根据△P=P内-P外即可求出，屋内外的压强差；根据P=F/S可得△F=△PS，即可求出屋内的大气压力差。
1.D
解：如图由于塑料袋外侧紧贴瓶内壁一侧，而塑料袋内侧受到大气压的作用，将塑料袋从瓶内拉出来时，瓶内残余空气体积变大，压强变小，塑料袋内外压力差变大，所以会越拉越吃力，故ABC错误，D正确。
故选：D。
2.D
解：设注射器的刻度部分长为L，其容积为V，则注射器的横截面积为S，
图甲的弹簧测力计示数反映的是活塞与筒壁的摩擦力F1，
图乙的弹簧测力计示数反映的是活塞与筒壁的摩擦力F1+大气的压力＝F2，
所以，大气对活塞产生的压力实际为F2﹣F1，
代入压强公式p（F2﹣F1），故D正确。
故选：D。
3.（1）让吸盘和玻璃板接触紧密，防止空气进入吸盘。
（2）mg；4mg/pd2
（3）有空气进入吸盘
【解析】（1）吸盘和玻璃板之间可能存在些许的缝隙，而水则可以将这些缝隙密封，防止空气进入吸盘；
（2）当吸盘刚刚脱离玻璃板时，空气对吸盘的压力和小桶与沙子的重力是平衡力，据此计算出大气压力，然后根据圆的面积公式计算出吸盘的受力面积，最后根据压强公式计算压强；
（3）如果空气进入吸盘，那么会产生向外的压力，即F大气=F内+F拉，因此测出的大气压力偏小，自然计算出的大气压强也会偏小。
【解答】（1）蘸水的目的是：让吸盘和玻璃板接触紧密，防止空气进入吸盘。
（2） 吸盘脱离玻璃板时，若不计塑料挂钩的质量，空气对塑料吸盘的压力大小：F=G=mg；
吸盘的面积为：；
那么大气压强为：；
（3） 实验中所测的大气压数值偏小，可能的原因：有空气进入吸盘。
4.（1）应用到了沸点与气压的关系
（2）高压锅一旦安全阀失效，锅内气压过大，锅内温度也随之升高，当温度达到易熔片的熔点时，再继续加热易熔片就会融化，锅内气体便从放气孔喷出，使锅内气压减少，从而防止爆照事故发生。
（3）由图像可得锅内最高温度大约为115℃
（4）若把这种锅向西藏地区销售，由于西藏大气压较小，要使锅内最高温度仍为115℃，锅内外压强差变大，应适当提高锅的承压能力，并适当增加安全阀的质量
【解析】（1）液体的沸点随气压的增大而升高，这是高压锅的工作原理；
（2）当锅内气压增大时，首先分析锅内温度的变化，然后根据易熔片的特点分析它的状态变化，最后将气体排出，保证安全；
（3）首先根据F=G=mg计算出安全阀自重产生的压力，然后根据计算出自重产生的压强，接下来根据p内=p大气+p计算出锅内的最大压强，最后根据图2确定锅内的温度。
（4）根据西藏地区大气压强的变化，分析锅内外压力差的变化，进而对锅的承压能力和限压阀的质量大小的改变进行分析即可。
【解答】（1）高压锅运用的知识点：沸点与气压的关系；
（2）小明建议的科学道理为：高压锅一旦安全阀失效，锅内气压过大，锅内温度也随之升高，当温度达到易熔片的熔点时，再继续加热易熔片就会融化，锅内气体便从放气孔喷出，使锅内气压减少，从而防止爆照事故发生。
（3）安全阀的自重为：F=G=mg=0.08kg×10N/kg=0.8N；
安全阀产生的压强为：；
那么锅内的压强为：p内=p大气+p=1×105Pa+0.64×105Pa=1.64×105Pa；
根据图2可知，锅内的最大温度为115℃；
（4）假若要把这种高压锅向西藏地区销售，我认为需要改进：若把这种锅向西藏地区销售，由于西藏大气压较小，要使锅内最高温度仍为115℃，锅内外压强差变大，应适当提高锅的承压能力，并适当增加安全阀的质量。
2023浙教版科学七升八暑期“快人一步”培优讲义（八）
大气压（1）