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279971519685第十三讲
第十三讲
246189527305气体压强
气体压强
-114300126365学习内容
学习内容
2609851225551.了解由于大气压强的客观存在而产生的现象;
2.知道测量大气压强的方法、大气压强大小和单位;
3.了解流体压强与流速的关系,知道飞机升力产生的原因;
1.了解由于大气压强的客观存在而产生的现象;
2.知道测量大气压强的方法、大气压强大小和单位;
3.了解流体压强与流速的关系,知道飞机升力产生的原因;
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知识梳理
知识梳理
一.证明大气压强存在的实验
1.简单实验:
(1)塑料吸盘:把塑料吸盘中的空气排出一部分,塑料吸盘内外压强不等,塑料吸盘就能吸在光滑墙壁上。如果塑料吸盘戳个小孔,空气通过小孔,进入塑料吸盘和光滑的墙壁之间,吸盘便不能贴在光滑墙面上。
(2)悬空塑料管里的水:塑料管装满水,用硬纸片盖住管口倒置,塑料管中的水不会流出来。如果把塑料管的上方和大气相通,上、下压强相等,水就不能留在管中。
983615318135(3)用吸管吸饮料:如果把杯口密封,空气不能进入杯内,便无法不断的吸到饮料。大气压的作用使饮
料进入口中。
2.大气压的存在: 以上实验说明大气压强确实存在,历史上证明大气压强存在的著名实验是马德堡半球实验。大气对处在它里面的物体有压强叫做大气压强,简称为大气压。
诠释:空气和液体一样,具有流动性,所以大气内部向各个方向都有压强。
1145540813435二.大气压的测量
1.托里拆利实验
(1)实验过程:如图所示,在长约1m、一端封闭的玻璃管灌满水银,用手指堵住,然后倒插在水银槽中。
放开手指,管内水银面下降到一定高度时就不再下降,这时管内外水银面高度差约760mm。
(2)实验是将大气压强转化为液体压强来进行测量的。如图所示,在管内外水银面交界处设想有一假想
的液片,由于水银柱静止,液体受到管内水银柱产生的向下的压强与外界大气压相等,也就是大气压支
持了管内大约76cm高的水银柱,大气压强跟76cm高的水银柱产生的压强相等。通常把这样大小
的压强叫做标准大气压false。
根据液体压强公式:false。
(3)在托里拆利实验中,管内上方是真空,管内水银柱的高度只随外界大气压的变化而变化,和管的粗
细、倾斜角度、管的长度及将玻璃管提起还是下压等因素无关,只与水银柱的竖直高度有关。
2.气压计
(1)气压计:测量大气压的仪器叫做气压计。
(2)常见的气压计:水银气压计、无液气压计,氧气瓶和灭火器上的气压计也是一种无液气压计。
3.大气压的变化
(1)大气压随高度的升高而减小。由于越向高空,空气越稀薄,空气的密度越小,由于大气层密度变化
是不均匀的,因此压强随高度的变化也是不均匀的。在海拔3000m以内,大约每升高10m,大气压减小100Pa。
(2)天气的变化影响大气压。一般来说,晴天的气压比阴雨天的高。
诠释:
①单位:国际单位是帕斯卡(Pa)。常用单位还有毫米汞柱(mmHg),厘米汞柱(cmHg),标准大气压(atm)。
②托里拆利实验中,如果玻璃管中有部分空气,测量的大气压值比实际值偏小;如果实验中用水代替水银,需要约10m长的玻璃管。
③水银气压计的测量结果较准确,但携带不方便。实际应用中经常使用金属盒气压计,也叫无液气压计,它的主要部分是波纹真空金属盒。气压变化时,金属盒的厚度会发生变化,传动装置将这种变化转变为指针的偏转,指示出气压的大小。
三.流体压强与流速的关系
1.探究流体压强与流速的关系:
(1)对着两张平行放置的纸的中间吹气,使得两张纸中间的气流速度增大,这时两张纸外侧的气流速度相
对较小,两张纸会向中间靠扰,这说明纸两侧的空气对纸的压力大于纸中间空气对纸的压力,可见空气
流速大的地方压强小,流速小的地方压强大。
(2)将两只小船放入水盘中,用水管向两船中间冲水,两船向中间靠拢,这说明船两侧的水对船的压力大
于船中间的水对船的压力,可见液体流速大的地方压强小,流速小的地方压强大。
2.生活中的应用:等车的时候人要站在安全线以外;汽车的整体形状类似飞机机翼,有助于减小汽车对地
面的压力;鼠洞的通风系统;乒乓球的上旋和下旋等。又如航海规定两艘轮船不能同向航行时靠得太近,否则容易造成事故。
3.流体压强和流速的关系:在流体中,流速越大的位置压强越小,流速越小的位置压强越大。
4.飞机的升力
(1)机翼的形状:飞机的机翼一般做成上凸下平的形状,机翼的形状决定机翼上下表面空气流动的速度,
从机翼横截面的形状可知,其上方弯曲,下方近似于直线、飞机飞行时,空气与机翼发生相对运动,由
于机翼上方的空气要比下方的空气运行的路程长,所以机翼上方的空气流动比下方要快。
(2)升力产生的原因
从机翼上方流流通过的路程长,速度大,它对机翼上表面的压强较小;机翼下方气流通过的路程较短,速度小,它对机翼下表面的压强较大。这样,机翼上、下表面就存在着压强差,因而有压力差,这就是产生升力的原因。
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例题讲解
例题讲解
1.赵晶和王霞两同学讨论大气压的应用,举出了下列四种事例,其中不属于利用大气压的事例是( )
A.把吸盘式挂衣钩贴在墙上后,可以挂衣服
B.用力压打气筒的活塞,把气体压进轮胎中
C.茶壶的盖上留一个小孔,水才容易倒出来
D.用胶头滴管吸取药液
【变式】下列实验,用来说明大气压强存在的是( )
A.橡皮塞跳起 B.筷子提米 C.覆杯实验 D.向两球之间吹气
51130202673352.某同学做托里拆利实验,测得玻璃管内水银柱比槽内水银面高出76cm,下面的哪些措施可以使这个高度差改变( )
A.往槽内加入少许水银 B.使玻璃管稍微倾斜一点
C.把玻璃管往上提一提 D.把实验移到高山上去做
【变式】如图所示,利用托里拆利实验装置测量大气压强时,当玻璃管内的水银柱稳
定后,在玻璃管的顶部穿一小孔,那么管内的水银液面将( )
A.保持不变 B.逐渐下降,最终与管外液面相平
C.逐渐上升,最终从小孔中流出 D.稍微下降一些
【变式】在一次模拟的托里拆利实验中,四个同学分别用图所示的四种方式测量液柱
高度。其中正确的( )
839470488953.如图所示是利用水银气压计测量不同高度的大气压数值
①认真分析可知:大气压的变化规律是 。
②由于不同高度的大气压是不同的,这就给人们一个启发:那就是可以将水银气压计改装成一个 ________,如果我们在武当山的金顶上测得的大气压是83.6kPa,则金顶的海拔高度大约是________m。
③如果在金顶上烧开水,则水沸腾的温度将________100℃。(填“高于”“等于”“低于”)
【变式】青藏铁路已全线贯通,已经投入运营的高原列车有完善的供氧系统和完备的医疗系统,这样做是因为( )
A.高原空气稀薄,大气压强小
B.高原空气稀薄,大气压强大
C.高原空气稠密,大气压强小
D.高原空气稠密,大气压强大
4.洋洋同学家的卫生间下水道堵塞了,他爸爸利用吸盘很快就将下水道疏通了,由此他突然联想到所学过的大气压知识,于是洋洋和瑞瑞同学合作利用吸盘设计了一个估测大气压强的实验方案
【方案设计】
(1)用刻度尺测出吸盘的直径D;
(2)将吸盘四周蘸上水,挤出里面的空气压在光滑的水平地面上;
(3)用力竖直往上拉吸盘柄,直到吸盘脱离地面,根据经验估测拉脱吸盘所需拉力的大小;
(4)计算出当地大气压强。
【评估交流】
洋洋同学说:我们的实验原理是 ,操作过程规范,较方便地估测出了大气压强。
瑞瑞同学说:在操作过程中,我发现存在 、 等问题,尽管我们的操作规范,但估测的结果误差较大,洋洋认真思考后,同意了瑞瑞的意见,然后他们继续一起探讨如何改进方案,尽量减少测量误差。
4264660525780根据洋洋和瑞瑞同学的实验记录及自我评估情况,请你回答,洋洋和瑞瑞测出的大气压强p= (用字母表示);实验时洋洋同学将吸盘四周蘸上水,这样做的目的是 。要准确测量,应该利用课本中介绍的 进行测量。
5.如图所示,灰鹅在飞行途中突遇强风,会将身体翻转180°,以脚朝
上但头保持不变的怪异姿势飞行。灰鹅转体后( )
A.翅膀下方空气流速大于上方的流速,有助于迅速降低高度
B.翅膀下方空气流速大于上方的流速,有助于迅速提升高度
C.翅膀下方空气流速小于上方的流速,有助于迅速降低高度
D.翅膀下方空气流速小于上方的流速,有助于迅速提升高度
6.如图所示,一阵大风吹来,伞面可能被“吸”并严重变形。下列有关这一现象及解释正确的是( )
422592554610A.伞面被向上“吸”,因为伞上方的气压大于下方气压
B.伞面被向上“吸”,因为伞上方的气压小于下方气压
C.伞面被向下“吸”,因为伞上方的气压小于下方气压
D.伞面被向下“吸”,因为伞上方的气压大于下方气压
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巩固练习
巩固练习
1.如图,在易拉罐中注入少量的水,对易拉罐加热,待罐口出现白雾时,用橡皮泥堵住罐
口,撤去酒精灯.一段时间后,会观察到易拉罐变瘪了,这说明了___________的存在,
同时也说明了力可以改变物体的____________。
2.李辉同学全家到西藏旅游,到达拉萨后发现带去的密封很好的袋装方便面内部气体膨胀了很多,这是因为李辉家所在地的大气压比拉萨的大气压_________,与膨胀前相比,这包方便面的质量_______(变大/不变/变小).
3.有一种炊具叫“高压锅”。“高压锅”中的“压”字的含义指的是_______(压强/压力);“高压锅”能更快地煮熟食物,不仅节约了时间,更节约了能源。“高压锅”能更快煮熟食物是利用了“气压增大, 沸点_____(升高/不变/降低)”的原理。
4.下列实例中,不是利用大气压强的是( )
A.用胶头滴管吸取药液 B.用力压打气简的活塞,把气充进轮胎
C.用吸管喝饮料 D.活塞式抽水机
5.用嘴紧贴着小空瓶子的瓶口,吸一口气后,空瓶就能“挂”在嘴唇上.这是由于瓶内的气压_____,瓶外的大气压_____,瓶内外的空气形成压强差造成的 (增大/不变/减小)
6.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_____(大/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____(高于/低于)100℃.
7.已知人体皮肤的表面积约1.5 m2,那么在标准大气压下,1.5 m2的面积上受到的大气压力 N.
人体并没有被压扁,是因为___________________.(标准大气压 p=1.0×105Pa)
8.某课外兴趣小组用容积为20 mL的注射器、弹簧测力计、刻度尺各一个,设计一个估测大气压强的实验,主要步骤如下:
(1)把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用一个橡皮帽封住注射器的小孔,这样做的目的是为了_________________________________________________________.
(2)如图所示,用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部,使绳的另一端与固定在墙上的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_________时,记下弹簧测力计的示数F为18 N,根据_________条件可知,此时大气对活塞的压力为18 N.
(3)用刻度尺测出注射器的____________L为10 cm,可求得活塞的横截面积为_____cm2
420497057150(4)测得此时的大气压p=________Pa.
9.下列现象中与大气压无关的是 ( )
A.马德堡半球实验 B.用注射器注射药液
C.用吸管吸饮料金中的牛奶 D.吸盘可以压在光滑的墙上
10.在海拔几千米的高山上煮鸡蛋,水沸腾了很长时间鸡蛋还是不熟,其原因是( )
A.高山上气温太低 B.高山上大气压低,水的沸点低
C. 炉火的溫度低 D.水沸腾的时间不够长
35750535877511.在验证大气压存在覆杯实验中,小柯认为:“实验中纸片不掉落,完全是因为纸片被杯口的水粘住了,而与大气压无关.”下列能帮助小柯改变这种想法实验是( )
A.图甲,换用不同种类的纸片做覆杯实验,纸片都不掉落
B.如图乙,覆杯实验中将杯口朝向不同方向,纸片均不掉落
C.如图丙,将一张湿纸覆盖在空杯子的杯口,倒转杯子纸片不掉落
D.如图丁,在密闭钟罩内做覆杯实验,抽出钟罩内空气的过程中纸片掉落
485711534734512.将烧瓶内的水加热至沸腾后移去火焰,水会停止沸腾.迅速塞上瓶塞,把烧瓶倒置并向瓶底浇冷水(如
图),观察到烧瓶内的水又沸腾起来,产生这一现象的原因是 ( )
A.瓶内气体温度升高,压强增大,水的沸点降低
B.瓶内气体温度降低,压强減小,水的沸点降低
C.瓶内气体温度降低,压强減小,水的沸点升高
D.瓶内气体温度升高,压强增大,水的沸点升高
13.某学习小组利用注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材粗测大气压值
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(1)如图甲所示是按1 : 1的比例拍摄的注射器上的全部刻度线,注射器的最大可读容积为 ,用刻度尺测量注射器全部刻度的总长为 cm,可算得活塞的横截面积约为_____cm2 。
(2)实验时,小华把注射器的活塞推至注射器底端,然后用橡皮帽封住注射器的小孔,这样做的目的是为了____________________________________________。
(3)按图乙安装好器材,水平向右慢慢地拉动注射器筒,当弾簧测力计的示数为F=28.0N时,注射器中的活塞刚好开始滑动,则测得大气压值约 Pa.
5527040252730(4)实验时,若筒内空气没有排尽,将导致测得的大气压值_______;若活塞与注射器内壁间的摩擦较大,将导致测得的大气压值 。(偏大/不变/偏小)
14.如图所示,在小瓶里装一些带颜色的水,再取一根两端开口的细玻璃管,在它上面画上刻
度,使玻璃管穿过橡皮塞插入水中,从管子上端吹入少量气体,就制成了一个简易的气压
计。小明把气压计从山脚带到山顶的水平地面上,玻璃管内水柱的高度 ,水对容器底
的压强 (填“变小”、“不变”或“变大”) 。请你写出玻璃管内水柱的高度发生变化
4707890184150的理由: 。
15.2019年4月23日,中国人民海军成立70周年阅兵仪式在黄海举行。
(1)两并排行驶的舰艇编队间距较远(如图所示),这是因为若靠得过近,彼此间海水流速会很大,导致压强很______,压力差会使舰艇发生碰撞;
(2)在仪式上,我国研制的新型核潜艇浮出水面接受检阅,它是通过减小所受_____(选填“重力”或“浮力”)实现上浮的;
(3)901综合补给舰也一起亮相,该舰的满载排水量约为40000t,它满载时所受的浮力大约____N(g=10N/kg)
467106059753516.小明在桌面上放置一个质量为m、底面积为S的硬币,并沿图中箭头所示方向吹气时,发现有几次硬币竟然“起飞”了.通过课本知识的学习,小明知道了产生这一现象的原因:通过硬币上部的空气流速大、压强小,而硬币下面没有气流通过,从而对硬币产生了压力差,给了硬币向上的动力.请你解答如下问题:
(1)刚好将硬币吹起时,硬币上、下表面的压力差应为多大?
(2)若实验时空气密度为ρ0,请推导出刚好将硬币吹起时吹气速度v0的表达式.