第3节 大气的压强

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第3节大气的压强
联想情景导入
1654年5月8日，德国马德堡市的市民们看到了一件令人既惊奇又困惑的事情：他们的市长，就是发明抽气机的奥托·格里克，把两个直径30多厘米的空心铜半球紧贴在一起，用抽气机抽出球内的空气。然后用两队马向相反的方向拉两个半球。“连l6匹马(拼命挣扎着)都不能把它们拉开，或者只有费了很大的劲才能拉开它们。当马用尽了全力把两个半球最后拉开的时候，还发出了很大的响声，像放炮一样，”市民们惊奇地问：“是什么力量把它们压合得这么紧呢？”“没有什么，是空气。”市长这样回答。而如果把铜半球上的阀门拧开，空气经阀门流进球里，用手一拉球就开了。这就是著名的马德堡半球实验。空气怎么会产生这么大的压力呢？
你去过火车站吗？在火车站的站台上，标有一道平行于铁轨的直线。当列车驶过时，不允许旅客站在这条线内，以保证人体与铁轨离开足够的距离。你知道这是为什么吗？
你见过飞机吗？你仔细观察过飞机的机翼吗？为什么飞机机翼的上侧都做成凸圆形状，而下侧做成平面形状呢？
以上这些都是人们克服和利用大气压的实例。
重点知识详解
一、大气压强的存在
1．在玻璃杯里盛满水，在杯口覆盖一张纸片。先用左手托住纸片，将杯子倒转过来。当左手拿开后，水不会流下来。
2．把空可乐罐用橡皮塞塞住罐口，用抽气枪抽出罐中的空气，可乐罐就被压瘪了。以上现象说明：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。
3．马德堡半球实验：1654年，德国马德堡市市长奥托·格里克在马德堡市表演了一个著名的实验。将两个直径为30多厘米的空心铜半球紧贴在一起，用抽气机抽出球内的空气，然后让马向相反的方向拉两个半球。直到两边的马各增加到8匹时。才把半球拉开。马德堡半球实验证实了大气压的存在。
二、大气压的大小
1．测量工具：水银气压计、空盒气压计。
2．大气压强的单位：百帕(hPa)、毫米汞柱(mmHg)。l毫米汞柱=1.33百帕。
3．大气压与地面高度的关系：大气压的大小跟大气的密度直接相关。大气的密度随高度而减小，因此离地面越高的地方，大气压就越小。
4．标准大气压：在海平面附近，大气压的数值接近于1.01×105帕(760毫米汞柱)。通常把这个大气压称为标准大气压。
三、气体的流速与压强的关系
1．气体的流速与压强关系的实验。
实验操作及现象：用双手分别捏着两张纸条的一端，使它们垂挂在胸前。沿两张纸的中间向下吹气。当吹气时，两张纸条内侧气体流速较大，外侧气体的压强较大，两张纸条向一起合拢。
实验结论：气体的流速越大，压强越小；流速越小，压强越大。
2．液体的流速与压强关系：跟气体一样，液体的压强也会随流速的增大而减小。
精典例题解析
[例1] 下列情况中会使大气压变小的是 ( )
A．从高山顶下山的过程中 B．从赤道向北极运动过程中
C．从室内到室外的过程中 D．从一楼上升到九楼的过程中
[解析] 不同高度的大气密度不同，造成大气压值不同，离地面越高，大气密度越小。气压值也越小，地球是一个椭球体，赤道直径比两极直径大，因此两极附近地球对空气吸引力较赤道附近对空气吸引力要大些。
[答案] D
[例2] 自来水笔吸墨水时，把笔上的弹簧片按下后松开，墨水吸进橡皮管内，原因是
( )
A．弹簧片弹力作用的结果 B．橡皮管有吸引力
C．手对橡皮管有压力 D．管外墨水面上大气压大于管内气压
[解析] 因为当把自来水笔上的弹簧片按下时排出了橡皮管内的一部分空气，使得松开弹簧片时橡皮管内的气体压强小于管外墨水面上的大气压强，在管内外气体压力差的作用下，墨水被“吸进”自来水笔的管内。
[答案] D
[例3] 杯中装满水，用纸片盖严杯口，手按住纸片把瓶子倒过来。放开手后。水不流出来。如图所示，是________把纸片和水给托住了。
[解析] 此题中水不流出是大气压力把纸片和水给托住了。
[答案] 大气压
[例4] 草原犬鼠的空调系统。图甲是非洲草原犬鼠洞穴的横截面示意图，洞穴有两个出口，一个是平的，而另一个则是隆起的土堆。生物学家不是很清楚其中的原因，他们猜想：草原犬鼠把其中的一个洞口堆成±包，是为了建一处视野开阔的嘹望台，但是如果这一假设成立的话，它又为什么不在两个洞口都堆上土包呢 ？那样不就有了两个嘹望台了吗？实际上，两个洞口的形状不同决定了洞穴中空气流动的方向，吹过平坦表面的风运动速度小，压强大，吹过隆起表面的风速度大，压强小，因此，地面上的风吹进了犬鼠的洞穴，给犬鼠带去了习习凉风。
请回答下列问题：
(1)在图甲上标出洞穴中空气流动的方向；
(2)试着运用上文提到的物理知识说明，乘客为什么必须站在安全线以外的位置候车(如图乙所示)。
[解析] 此题是一道简答题，同时也是一道阅读探究题。要求我们从短文所叙述的现象中获取有用信息，并总结得出压强大小与流体流速的关系，再应用这个结论解释生活中的现象。吹过平坦表面的风速度小，压强大，吹过隆起表面的风速度大，压强小，因此可判断出空气是从平坦表面洞口吹入洞内，从隆起表面的洞口吹出。
[答案] (1)如图所示：
(2)运动火车周围的空气流动速度大，压强小，乘客靠近运动的火车易发生事故。所以必须站在安全线以外。
实践创新应用
1．取一个小瓶，用嘴从瓶内吸出一部分空气，小瓶就会挂在嘴唇上，这是因为 ( )
A．嘴把瓶子吸住了 B．瓶外气压大于瓶内气体的压强
C．瓶内气体压强的作用 D．嘴和瓶之问的摩擦作用
2．把玻璃杯盛满水，用硬纸盖住。再倒过来，如图a，纸片能将杯中的水托住，之后，若将杯子慢慢转动，如图b、c，则 ( )
A．杯子刚一转动，纸片就不能将水托住
B．杯子转动到图b所示位置时，纸片才不能将水托住
C．杯子转动到图c所示位置时，纸片才不能将水托住
D．杯子转到任何位置，纸片都能将水托住
3．如图所示，取一个瓶口直径小于鸡蛋的瓶子。在瓶底铺层沙子，点燃浸过酒精的棉花，把它放人瓶中再用剥了壳的熟鸡蛋堵住瓶口，结果鸡蛋进到瓶子里。这是因为 ( )
A．鸡蛋受重力作用吸进瓶内 B．鸡蛋有一定弹性挤进瓶内
C．鸡蛋因瓶口的膨胀掉进瓶内 D．鸡蛋被大气压强压进瓶内
4．如图所示的饮料瓶，在瓶子的上下两角分别有一小孔，灌入水以后，如果用手迅速堵住上孔．则下孔 ( )
A．不断有水喷出，速度很快
B．水会慢慢地涌出下孔
C．少量水流出孔后，就不再流出了
D．无法判断
5．有一种用塑料或橡皮制造的挂衣钩，中间是一个空的“皮碗”。如图所示，可以把它按在光滑的墙或玻璃上，在钩上再挂上几件衣服也不会掉下来，这是因为 ( )
A．墙对它有吸力
B．玻璃对它有吸力
C．衣钩对墙或玻璃有附着力
D．大气压的作用
6．在冬季，剩有半瓶热水的暖水瓶经过一个夜晚后，第二天拔瓶口的软木塞时觉得很紧，不易拔出来，其主要原因是 ( )
A．软木塞受潮膨胀
B．瓶口因温度降低而收缩变小
C．瓶内气体因温度降低而把瓶塞吸住
D．瓶内气体因温度降低而压强减小，大气压把瓶塞压紧
7．如图是飞机机翼的截面图，当飞机水平飞行时 ( )
A．机翼下方空气速度大，压强小
B．机翼下方空气速度大，压强大
C．机翼上方空气速度大，压强大
D．机翼上方空气速度大，压强小
8．氢气球升到一定高度可能破裂，其原因是 ( )
A．地球对气球的吸引力减小
B．空气稀薄，球内气体压强大于球外大气压
C．空气稀薄，球内气体压强小于球外大气压
D．高空温度较低
9．下列现象中能说明存在大气压的是 ( )
A．潜水员潜入水下越深，所受水的压强越大
B．盖在杯口的纸片能托住倒过来的一满杯水而不洒出
C．水从高处流下，形成瀑布
D．在三峡大坝旁修建大型船闸
10．用嘴吸装矿泉水的空塑料瓶的瓶口，瓶会变塌。空塑料瓶变塌的原因是____________。
11．为了用注射器抽吸密封在药瓶中的药液，医生先向药液中注入一些空气，这样做的目的是______________________。
12．有航海中，船只向前进。船上的人看见自已的船没有动，而水在向船只航行相反的方向流动。因此，如果两艘船靠得很近并肩行驶，如图所示，两艘船将会________。这是因为两船内侧水的流速________于两船外侧水的流速，造成了两船内侧水的压强______于外侧水的压强的原因。
13．将图所示的装置接到水流稳定的自来水管上。当水在玻璃管中流动时，可看到a管中的液面比b管中的液面___________。这说明A处的压强比B处的压强__________，而B处的横截面积小，水流速显然比A处的____________。
14．某同学在做“观察水的沸腾”实验时，记录了下面一组数据，由表中可知，水的沸点为_______℃，水的沸点未达到l00℃是因为在观察时_________________。
时间(min) O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
温度(℃) O 92 94 96 98 98 98 98 98 … … …
15．如图所示，是用托里拆利管在不同高度处测出的大气压值，从图中的数据可以得到的结论是__________________________。请从表中查出海拔高度大约为1km处的乌鲁木齐的气压为________kPa；测得山上某处气压约为80kPa，该处的海拔高度是_________________km。
16．人们在夏天经常用吸管喝饮料。都可以很方便地将饮料吸入口中，如图甲所示：
(1)甲图中的人是靠什么将饮料“吸”人口中的？
(2)若将瓶口用塞子塞紧，只在塞子中间打个孔穿过吸管，这样可以喝到饮料吗？为什么？如图乙所示。
(3)若某人同时将两根吸管含在口中，一根吸管的一端放在水杯中，另一根吸管的一端放在杯外，如图丙所示，他可以喝到饮料吗？为什么？
参考答案
1．B 2．D 3．D 4．C 5．D 6．D 7．D 8．B 9．B
l0．大气压强
11．增大瓶中药液上方的压强
l2．发生碰撞 大 小
13．高 大 快
l4．98 大气压小于1个标准大气压
l5．大气压随着高度的增加而减小 90 2
16．(1)人是靠大气压强将饮料压入口中的； (2)刚开始时可以喝一点，后来就喝不到了，因随着饮料的减少，气体的体积增大，压强减小，故瓶内气压减小到一定程度时。就不能压起瓶中的饮料了。 (3)喝不到。因当人吸气时，放在杯外的管子马上就会将空气导入口中，不能使放在杯内的管子中的气压减小，故喝不到。
课后练习答案
1．药液滴出后，里面的空气压强会变小。如果压强太小，药液就不能继续滴出。插入针头后，可以及时给瓶内补充空气，使瓶内空气的压强不致减得过低，保证药液持续滴出。
2．当嘴巴对着瓶口吸气时，瓶内气压会降低，而瓶外较高的气压就将瓶子压在嘴上。
3．(1)当对着两只乒乓球的中间用力吹气时，两只乒乓球之间的气体流动使两球之间空气的压强小于两球外侧空气的压强，这样，就使两只乒乓球向中间靠拢。 (2)当对着漏斗使劲吹气时，乒乓球的上部将产生一股气流。这样，乒乓球上部气体的压强将小于下部气体的压强，所以，乒乓球不会掉下来。
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