第三节 空气的“力量”
教材任务驱动
任务一 认识大气压强
1.产生原因:空气受到 重力 且具有 流动性 。
2.大气压强:空气内部 各个方向 都存在的压强。
3.存在证明: 马德堡半球 实验、覆杯实验、用吸管吸饮料等。
【走进生活】
感受大气压强
1.如图所示,茶壶盖上有一个小孔,使用时,若用手堵住这个小孔,茶水能倒出吗
答:不能
2.如图所示,“拔火罐”是我国传统的中医治疗方法。火罐能吸在身体上是利用了什么作用
答:大气压
任务二 测量大气压强——托里拆利实验
【探究准备】
测量方法:间接测量,大气压支持的水银液柱产生的液体压强与大气压的大小 相等 ,直接测量的是水银液柱产生的液体压强。
【探究过程】
【设计实验与制订计划】
1.实验器材的组装和选取
2.制订实验方案
实验中,需测量大气压支持的水银柱的高度,即:玻璃管内外水银柱液面的 高度差 ,然后计算水银液柱产生的压强。
【进行实验与收集证据】
实验操作与实验现象
实验操作 实验现象
图 甲 取一根长约1 m、一端封闭的细玻璃管,将玻璃管灌满汞 玻璃管内汞柱下降一段就不再下降,管内外汞柱面的高度差约760mm
图 乙 用手指堵住管口将玻璃管开口朝下倒插在汞液槽中
图 丙 放开堵住管口的手指,让管内的汞流出
【分析与论证】
1.现象分析:玻璃管内汞柱静止时,管内汞液的上方形成 真空 ,管内的汞柱能保持一定高度是因为受到了管外汞面上 大气压 的支持。
2.实验结论:大气压等于 760 mm 高的汞柱产生的压强,即:p大气=p汞=ρ汞gh=13.6×103 kg/m3×9.8 N/kg×0.76 m=1.013×105 Pa。
【交流与评估】
(1)将玻璃管中灌满汞的目的是什么
答:排尽玻璃管内的空气。
(2)若实验中玻璃管内混入少量空气,对测量结果有什么影响 为什么
答:偏小,玻璃管内混入空气,使玻璃管上方不是真空,管内的汞柱面上受到空气压强作用,汞柱高度降低,使测得的大气压值偏小。
(3)改变玻璃管的粗细、将玻璃管稍微上提或下压,管内外汞柱面的高度差会不会变化 为什么
答:不会变化,因为只要外界大气压不变化,大气压支持的汞柱的高度就不会改变,与玻璃管的粗细、将玻璃管稍微上提或下压等因素无关。
(4)若玻璃管倾斜,汞柱的长度增加,管内外汞柱面的高度差是否变化 为什么
答:不变。因为管内汞柱产生的压强等于外界大气压,只要外界大气压不变化,管内汞柱的竖直高度就不会改变。
(5)实验中,若在管顶开一小孔,管内汞柱将怎样变化
答:若在管顶开一小孔,空气将进入玻璃管,汞柱将下降到与槽内汞面相平。
【温馨提示】→操作注意事项
1.因汞有毒,操作时请注意安全,并注意保护环境。
2.向玻璃管内注入水银时,一定要注满,排尽管内空气。
3.不能用水代替汞,若把汞改为水,水柱的高度约为10.3 m,则所用玻璃管的长度应大于10.3 m,做实验非常不方便。
任务三 了解大气压强的变化
1.规定:1个标准大气压= 760 mm高的汞柱产生的压强= 1.013×105 Pa。
2.变化规律:大气压随海拔高度的增加而 减小 。
典题疑难突破
考点一 大气压的存在及应用
【典题1】(2024·兰州中考)小雅将两个完全相同的橡胶吸盘对接后用力挤压,排出里边的空气,很难用力将它们拉开,说明吸盘外部大气压强 大于 (选填“大于”或“小于”)吸盘内部气体压强,小雅想要将两吸盘分开,请你为小雅提供一条可行的建议: 在吸盘上戳一个小孔(答案合理即可) 。
【技法点拨】 用吸管吸饮料、钢笔吸墨水、抽水机抽水等,“吸”或“抽”其实质是大气压“压”的作用。
【变式】(2023·海南中考节选)物理小妙招,生活更精彩。如图所示,自制简易蛋黄分离器,挤压矿泉水瓶,让瓶口贴近蛋黄,松开手,蛋黄被吸进瓶子里,这是利用 大气压 的作用。
考点二 大气压的测量
【典题2】如图所示,某同学用托里拆利实验测大气压强。
【进行实验】
(1)将玻璃管开口端浸在水银中,移开堵住管口的手指,发现管中水银柱会缓慢下降,但下降到一定程度就不再下降了,由此证明了 大气压 的存在。
(2)用刻度尺量出玻璃管内外水银液面的高度差为760 mm,这说明此时外界的大气压与760 mm高水银柱产生的压强 相等 。
【实验延伸】
(3)将玻璃管倾斜,水银柱高度 不变 ,改变玻璃管粗细、形状或改变水银槽中水银量,发现管内外水银面的高度差 不变 (以上两空均选填“升高”“降低”或“不变”)。当实验环境中的大气压发生变化后,发现管中水银柱高度发生变化,此现象说明管中水银柱的高度只与外界 大气压 有关。
【创新实践】
(4)【改变装置】我们用如图甲所示的装置也能测量大气压强的值,把吸盘用力压在玻璃上,测其面积为4×10-4 m2,轻轻往挂在吸盘下的小桶内加沙子,吸盘刚好脱落时,测出吸盘、小桶和沙子的总质量为3.2 kg,g取10 N/kg,则测得大气压强的值为 8×104 Pa,已知当地大气压强为1个标准大气压,此方法测量大气压不准确的原因可能是 吸盘内有空气 。(写出一条即可)
(5)【生活实践·动手做一做】取一个瓶子,装入适量的水,再取一根两端开口带刻度的细玻璃管,使玻璃管穿过橡皮塞插入水中。从管子上端吹入少量气体,使瓶内气体压强大于大气压,水沿玻璃管上升到瓶口上方如图乙,如果你拿着它从一楼上到六楼时会观察到细玻璃管里的水面 上升 (选填“上升”“下降”或“不变”),说明大气压随高度的升高而 减小 。
【技法点拨】 判断是否影响托里拆利实验结果的情形:
(1)不影响的情形:玻璃管粗细、将玻璃管稍微上提或下压、向水银槽内加水银、玻璃管由竖直变为倾斜等。
(2)影响的情形:玻璃管内水银面上方混入空气、大气压发生变化。
【规避雷区】
易错点 不能正确理解托里拆利实验中汞柱的高度
【易错题】最早测出标准大气压值的实验是 托里拆利 实验。如图所示,测得的大气压强的值相当于 750 mm高汞柱所产生的压强。
纠错
托里拆利实验中汞柱的高度为管内外汞面高度差,不是管内汞面与管口的高度差。第三节 空气的“力量”
教材任务驱动
任务一 认识大气压强
1.产生原因:空气受到 且具有 。
2.大气压强:空气内部 都存在的压强。
3.存在证明: 实验、覆杯实验、用吸管吸饮料等。
【走进生活】
感受大气压强
1.如图所示,茶壶盖上有一个小孔,使用时,若用手堵住这个小孔,茶水能倒出吗
2.如图所示,“拔火罐”是我国传统的中医治疗方法。火罐能吸在身体上是利用了什么作用
任务二 测量大气压强——托里拆利实验
【探究准备】
测量方法:间接测量,大气压支持的水银液柱产生的液体压强与大气压的大小 ,直接测量的是水银液柱产生的液体压强。
【探究过程】
【设计实验与制订计划】
1.实验器材的组装和选取
2.制订实验方案
实验中,需测量大气压支持的水银柱的高度,即:玻璃管内外水银柱液面的 ,然后计算水银液柱产生的压强。
【进行实验与收集证据】
实验操作与实验现象
实验操作 实验现象
图 甲 取一根长约1 m、一端封闭的细玻璃管,将玻璃管灌满汞 玻璃管内汞柱下降一段就不再下降,管内外汞柱面的高度差约 mm
图 乙 用手指堵住管口将玻璃管开口朝下倒插在汞液槽中
图 丙 放开堵住管口的手指,让管内的汞流出
【分析与论证】
1.现象分析:玻璃管内汞柱静止时,管内汞液的上方形成 ,管内的汞柱能保持一定高度是因为受到了管外汞面上 的支持。
2.实验结论:大气压等于 高的汞柱产生的压强,即:p大气=p汞=ρ汞gh=13.6×103 kg/m3×9.8 N/kg×0.76 m=1.013×105 Pa。
【交流与评估】
(1)将玻璃管中灌满汞的目的是什么
(2)若实验中玻璃管内混入少量空气,对测量结果有什么影响 为什么
(3)改变玻璃管的粗细、将玻璃管稍微上提或下压,管内外汞柱面的高度差会不会变化 为什么
(4)若玻璃管倾斜,汞柱的长度增加,管内外汞柱面的高度差是否变化 为什么
(5)实验中,若在管顶开一小孔,管内汞柱将怎样变化
【温馨提示】→操作注意事项
1.因汞有毒,操作时请注意安全,并注意保护环境。
2.向玻璃管内注入水银时,一定要注满,排尽管内空气。
3.不能用水代替汞,若把汞改为水,水柱的高度约为10.3 m,则所用玻璃管的长度应大于10.3 m,做实验非常不方便。
任务三 了解大气压强的变化
1.规定:1个标准大气压= mm高的汞柱产生的压强= Pa。
2.变化规律:大气压随海拔高度的增加而 。
典题疑难突破
考点一 大气压的存在及应用
【典题1】(2024·兰州中考)小雅将两个完全相同的橡胶吸盘对接后用力挤压,排出里边的空气,很难用力将它们拉开,说明吸盘外部大气压强 (选填“大于”或“小于”)吸盘内部气体压强,小雅想要将两吸盘分开,请你为小雅提供一条可行的建议: 。
【技法点拨】 用吸管吸饮料、钢笔吸墨水、抽水机抽水等,“吸”或“抽”其实质是大气压“压”的作用。
【变式】(2023·海南中考节选)物理小妙招,生活更精彩。如图所示,自制简易蛋黄分离器,挤压矿泉水瓶,让瓶口贴近蛋黄,松开手,蛋黄被吸进瓶子里,这是利用 的作用。
考点二 大气压的测量
【典题2】如图所示,某同学用托里拆利实验测大气压强。
【进行实验】
(1)将玻璃管开口端浸在水银中,移开堵住管口的手指,发现管中水银柱会缓慢下降,但下降到一定程度就不再下降了,由此证明了 的存在。
(2)用刻度尺量出玻璃管内外水银液面的高度差为760 mm,这说明此时外界的大气压与760 mm高水银柱产生的压强 。
【实验延伸】
(3)将玻璃管倾斜,水银柱高度 ,改变玻璃管粗细、形状或改变水银槽中水银量,发现管内外水银面的高度差 (以上两空均选填“升高”“降低”或“不变”)。当实验环境中的大气压发生变化后,发现管中水银柱高度发生变化,此现象说明管中水银柱的高度只与外界 有关。
【创新实践】
(4)【改变装置】我们用如图甲所示的装置也能测量大气压强的值,把吸盘用力压在玻璃上,测其面积为4×10-4 m2,轻轻往挂在吸盘下的小桶内加沙子,吸盘刚好脱落时,测出吸盘、小桶和沙子的总质量为3.2 kg,g取10 N/kg,则测得大气压强的值为 Pa,已知当地大气压强为1个标准大气压,此方法测量大气压不准确的原因可能是 。(写出一条即可)
(5)【生活实践·动手做一做】取一个瓶子,装入适量的水,再取一根两端开口带刻度的细玻璃管,使玻璃管穿过橡皮塞插入水中。从管子上端吹入少量气体,使瓶内气体压强大于大气压,水沿玻璃管上升到瓶口上方如图乙,如果你拿着它从一楼上到六楼时会观察到细玻璃管里的水面 (选填“上升”“下降”或“不变”),说明大气压随高度的升高而 。
【技法点拨】 判断是否影响托里拆利实验结果的情形:
(1)不影响的情形:玻璃管粗细、将玻璃管稍微上提或下压、向水银槽内加水银、玻璃管由竖直变为倾斜等。
(2)影响的情形:玻璃管内水银面上方混入空气、大气压发生变化。
【规避雷区】
易错点 不能正确理解托里拆利实验中汞柱的高度
【易错题】最早测出标准大气压值的实验是 实验。如图所示,测得的大气压强的值相当于 mm高汞柱所产生的压强。
纠错
托里拆利实验中汞柱的高度为管内外汞面高度差,不是管内汞面与管口的高度差。
