初二下物理人教大纲版01大气压强.docx
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初二下物理人教大纲版01大气压强
大气压强
学习目标要求：
1、理解大气压强产生的原因，能说出几个证明大气压强存在的事例；能用大气压强解释生活中的简单现象。
2、知道马德堡半球实验的作用；知道托里拆利实验的作用和测定过程。
3、知道大气压值可由托里拆利实验得到。
知道1标准大气压的值为1.013×105Pa，即相当于76cm汞柱产生的压强。
4、知道大气压随高度的增加而减小，并理解利用这一变化确定高度的方法。
5、了解两种测气压的仪器，水银气压计和金属盒气压计，并了解各自的特点，知道可用气压计改装成高度计。
6、掌握1标准大气压与Pa、mmHg的换算关系，会运用这三种单位表示大气压强。
7、理解液体沸点与气压的关系，并知道如何在低气压的环境中提高液体的沸点。
8、知道活塞式抽水机和离心泵都是由于大气压的作用，把水从低处送到高处的。
9、常识性了解活塞式抽水机和离心泵的工作过程和原理。
10、了解活塞式抽水机与离心泵的优缺点，能根据实际需要和具体条件选择最合适的设备。
11、常识性了解在温度不变的情况下，一定质量的气体压强跟体积的关系。
常识性了解打气筒的结构和工作过程。
12、常识性了解压缩空气的应用，提高对物理知识在实际应用中的认识，发展空间想象能力。
知识点精析
1大气压强
地球周围包裹着一层厚厚的空气，叫大气。
大气对浸在它里面的物体的压强叫大气压强，简称大气压。
我们结合液体内部压强来理解大气压强产生的原因，由于空气也要受地球的吸引，也有重力，对支持它的物体也要产生压力，也有压强。
跟液体内部压强类似，空气也有流动性，在空气中向各个方向都有压强，大气中同一海拔高度，向各个方向的压强也相等。
马德堡半球实验生动地证明了大气压的存在。
2托里拆利实验，大气压的数值
在长约1m，一端封闭的玻璃管中灌满水银，将管口堵住，并倒立在水银槽中，如图所示，松开管口，管内水银面下降到一定高度后不再下降，测量后知h=760mm。
玻璃管内水银面上方是真空，管外水银面上受大气压作用，根据连通器的知识，管内水银柱产生的压强等于管外大气压强，根据液体压强公式p=ρgh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m=1.01×105Pa。
3大气压的变化
离地面越高的地方，空气越稀薄，那里的大气压就越小，就是说，大气压强随高度的增加而减小。
4气压计
用来测定大气压的仪器叫气压计，根据托里拆利实验可制造出水银气压计，测量准确可靠，常用的还有金属盒（无液）气压计，如果把无液气压计的刻度盘改成高度，就做成了高度计。
大气压不仅随高度变化，在同一地点大气压也经常变化，人们规定760mm水银柱产生的压强（1.01×105Pa）叫做1标准大气压（1atm）。
5沸点随气压改变
液体的沸点会随气压的改变而改变。
水的沸点随水面上的气压减小而降低，水面上气压增大时，水的沸点升高，我们说水的沸点是100℃是有条件的，是在标准大气压下，水的沸点才是100℃。
6活塞式抽水机的原理
如图所示，活塞式抽水机是利用大气压把水从低处抽到高处的。
甲图中，活塞下行，阀门B关闭，活塞下方的水冲开阀门A，涌到活塞上面；乙图中活塞上升，阀门A关闭，活塞上方的水被抬升，从出水口C流出，与此同时大气压迫使水推开阀门B进入泵壳内，然后周而复始，反复摇动手柄D，即可不断向上抽水。
7离心式水泵的工作原理
水泵中的叶轮在别的动力机器的带动下高速旋转，泵壳中的水也同样高速旋转，并被甩入出水管中，叶轮轴附近的压强减小，大气压迫使低处的水推开底阀，沿进水管进入泵壳，然后又被叶轮甩出，不断地把水抽到高处。
8气体的压强跟体积的关系
大量的实验表明：
温度不变时，一定质量的气体，体积越小，压强越大；体积越大，压强越小。
我们吸气时，胸部容积扩张，肺泡也跟着扩张，容积增大，肺内空气的压强减小，小于体外大气压，新鲜空气经鼻腔、气管进入肺。
呼气时，胸部收缩，肺容积减小，肺内空气压强增大，大于体外的大气压强，于是肺中的一部分气体就会经气管、鼻腔排出体外。
抽气机、打气筒、空气压缩机都是利用气体压强跟体积的关系制成的。
9打气筒
如图所示打气筒的工作情况，当活塞上移，活塞下方体积增大，压强减小，上方的空气进入活塞下方，活塞下移时，下方体积减小压强增大，把皮碗紧压在金属筒壁，使空气不能从上方溢出，只能从出气口被压出，周而复始，不断把空气打进车胎。
典型例题：
例1、用一台抽水机能将离地面深20m的水一次抽上来吗？
为什么？
解答：
因
则
即在大气压作用下水在抽水机中只能上升10m左右，因此，它不能把深20m的水一次抽上来。
例2、做托里拆利实验时，在下列情况下会出现什么现象？
是否影响实验结果？
（1）如果管子倾斜。
（2）把管子换成粗的或细的。
（3）把管子换成比1m长得多或者短得多。
（4）把管子在水银槽中向上提起一点或者向下压一点。
（5）管子中混进了少量空气。
分析
（1）如果管子倾斜，管内水银柱的长度会增加，但竖直高度不会变，所以不会影响实验结果。
（2）由液体压强公式知，水银产生的压强大小跟水银的粗细无关，所以把管子换成粗的或细的，管内水银柱的高度将不会改变。
因此不会影响测量的结果。
（3）如果换成一根比1m长得多的管子，只要保持水银柱上方仍是真空，管内水银柱的高度仍不会改变，因而不影响测量结果；如果换成一根比1m短很多的管子，如果比760mm还短，水银柱将不会下降，仍充满管子，水银柱产生的压强肯定不等于大气压强，因此，这会影响测量结果。
（4）在正常的测量中，只要保持管口仍在槽中水银面下，稍上提或稍深入一些，管内水银柱高度将不会改变，所以不影响测量结果。
（5）如果在实验中混入少量空气，管内水银柱上方不再是真空，混进的空气就有一定的压强作用在管内水银柱的上方，会使水银柱高度减小，从而使测量值小于真实值，混入的空气越多，影响就越显著。
例3、养金鱼的人有一个简便易行的给金鱼缸换水的方法：
用一根较长的橡胶（塑料）管，将管内灌满水，用手堵住两端，一端留在鱼缸的水面下，另一端放在鱼缸外低于鱼缸内水面的位置，松开手后，水会自动流出，请你用学过的知识解释这种方法。
分析 如图所示，连通A，B两水槽的细管称为虹吸管。
题中所介绍的方法实际是虹吸现象的一种应用。
当充满水的虹吸管一端留在高处的水槽中的水面下，高处水槽中的水会自动流入下方的水槽中，我们在虹吸管上方的正中取一液体薄片C作为研究对象，薄片左边受到向右的压强p1=p0-ρ水gh2，薄片右边受到向左的压强，p2=p0-ρ水gh1，式中p0为大气压强，但由图知h1＜h2，故有p1＜p2，即薄片会向左移动。
例4、把灌满水的酒瓶倒立于水中，如图所示，问此时水会不会从瓶口流出？
如果在瓶底开一小孔，又会出现什么现象？
请解释。
（设外界大气压为76cmHg）
分析：
压强为76cmHg相当于10.34m高水柱产生的压强，普通酒瓶高度有限，所以装满水的酒瓶倒立于水中时，水不会流出来。
如果在瓶底上开一个小孔，那么瓶中的水会下降，直到瓶内外水面相平为止
例5、在某山脚下气压计的读数p0=755mmHg，在山顶气压计的读数p1=650mmHg，这座山的高度是多少？
分析：
大气压减小值为Δp=p0-p1=（755-650）mmHg=105mmHg。
因此山的高度为h=12×105m=1260m 答：
这座山的高度为1260m。
巩固练习：
1、下列现象中属于应用大气压强的是（ ）
A、用吸管吸瓶中饮料 B、捏瘪了钢笔橡皮管可以吸上墨水
C．茶壶盖上留有小孔 D．把药液注射进肌肉里
＊2、气体压强和体积变化规律本质是什么？
3．利用离心抽水机抽深井中的水，抽水机离地面的距离最大不超过（设大气压为1atm） （ ）
A．760mm B．9．8m C．10．34m D．没有限制
4、人体在呼吸过程中，肺内部的气压是如何变化的？
5．内地青年应征入伍赴藏后，刚到达青藏高原时常会头晕、头痛、耳鸣，有的甚至恶心呕吐，其主要原因是 （ ）
A．高原上气温偏低，经常下雪 B．高原上空气稀薄，气压偏低
C．高原上大气中二氧化碳含量较多D．高原上道路崎岖，人体能量消耗过多
6．一座楼，每两层楼房间水龙头的高度差是2．5m，已知二楼水龙头的水压是4atm，那么四楼水龙头的水压约是多少标准大气压?
如果最高层水龙头的水压是1．5atm，那么该楼共有多少层?
7、离心式水泵起动后，叶轮在电动机带动下飞速旋转，但抽不上来水，下列原因中不可能的是（ ）
A、起动之前，没有给泵壳和进水管中灌满水
B、进水管密封不好，发生了漏气现象
C、吸水扬程太小，不到10m D、叶轮转动方向反了
答案与提示：
1、ABC
2、答：
由于气体分子可以自由移动，因而气体总要充满整个容器，气体的体积就是指气体所充满的容器的容积。
气体对器壁有压力的作用，这是气体分子频繁地碰撞而产生的。
气体垂直作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强。
大气压强从本质上看是空气分子的碰撞而产生的。
因而当温度不变时，一定质量的气体体积减小时，密度增大，单位时间内分子碰撞器壁的次数增多，则压强增大，气体体积增大，密度变小，单位时间内分子碰撞器壁的次数少，压强减小。
例如充在轮胎中的空气会有很大的压强，就是利用缩小空气的体积使其产生很大的压强。
人的呼吸就是靠胸部的扩张或收缩改变胸腔的体积来改变肺内空气压强的。
肺内气压小于大气压时，就吸入空气；当肺内气压大于大气压时，就呼出废气。
利用压缩空气的风钻、制动装置等设备，就是由于压缩空气使体积缩小、有很大压强、产生很大压力的缘故。
3、C
4、人体在吸气时，胸部扩张，使肺腔中空气的体积变大，使其压强变小，小于外界大气压强，大气压就会将新鲜空气经鼻腔、气管压入肺中。
当人体呼气时，胸部收缩，导致肺的容积缩小，肺内空气压强增大，大于外界大气压强，肺中的一部分空气就会经气管、鼻腔排出体外。
5、B
6、1个标准大气压可支持10m左右水柱，每升高10m，水压下降1个标准大气压，每层楼高2.5m，下降
atm。
四楼水压约3.5atm，该楼房共有12层。
7、离心式水泵抽水是靠大气压和水的离心运动，所以起动之前，应将泵壳、进水管灌满水，同时进水管不能漏气，进水扬程不能超过10m，叶轮转动的方向也不能弄反，否则水不能被甩到出水管，也就不能在叶轮中心形成低压区，也就不能抽水，故选项A、B、D都是可能的原因。
但由于大气压可以支持10m水柱，吸水扬程小不会导致不能抽水，因此不可能的原因是C。
答案：
C。
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选择题
1、把装满水的量筒浸入水中，口朝下，若抓住筒底慢慢向上提，在筒口离开水面之前，量筒露出水面部分将
A、是空的 B、有水，但不满 C、充满水 D、量筒内、外水面相平
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2、在牛奶瓶内点燃一个酒精棉球，然后用一个剥了壳的熟鸡蛋，堵在瓶口，不一会，鸡蛋会“自动”进入瓶内，下列解释正确的是（ ）
A、由于棉球燃烧，瓶口热膨胀，使鸡蛋掉进瓶中 B、是瓶内的热气把鸡蛋吸入瓶中
C、是鸡蛋受重力作用的结果 D、是瓶内外的气压差，使鸡蛋进入瓶中
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3、如图所示，盛水的瓶子口用橡皮塞塞紧，橡皮塞中央插有一支两端开口的玻璃管，管内液面如图。
若分别将瓶壁上A、B、C三个塞子拔出，则
A、A处有水喷出，B、C没有水喷出 B、A处没有水喷出，B、C处有水喷出
C、C处有水喷出，A、B处没有水喷出D、C处没有水喷出，A、B处有水喷出
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4、金鱼在鱼缸中游动时，偶尔会吐出小气泡，小气泡在上升过程中体积不断变大，原因是（ ）
A、几个小气泡合成了一个大气泡 B、热胀冷缩 C、压强减小D、压强增大
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5、使用高压锅做饭能使食物熟得快的原因是
A、锅内压强不变,水的沸点高于100°B、锅内压强增大,水的沸点高于100°C、锅内压强增大,水的沸点低于100°D、锅内压强降低,水的沸点高于100°
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6、制糖工业中，常用沸腾的方法除去糖汁中的水分，为了使糖不变质，温度要低于100℃，为此，在用沸腾法除水分的过程中，应采取的办法是（ ）
A、用小火缓慢加热 B、使糖汁液面气压小于标准大气压
C、使糖汁液面气压大于标准大气压 D、用大火，缩短加热时间
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7、潜水员穿上可以承受压强为5.9×105Pa的潜水服，水面上的大气压为1.0×105Pa，潜水员潜入水中的最大深度是（ ）
A、5m B、50m C、100m D、500m
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8、如图所示，图甲中的瓶内装有一些水，瓶盖上有一小孔，将瓶倒置后下列说法中正确的是
A、水会很快流尽B、水不会流出来C、流出少量水后，水就不流了 D、流出很多的水后，水就不流了
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9、如图所示，盛满水的杯子，用纸片把杯口盖严，再使杯口向下，纸片不会掉下，水也不会流出，这是因为
A、纸片很轻B、空气有浮力C、水把纸片粘住了D、大气对纸片有向上的压力
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10、用打气筒给车胎打气，越打越费力，这是因为（ ）
A、车胎内气体压强越打越大B、气筒的摩擦越打越大
C、大气压强越打越大 D、气体温度越打越高
答案与解析
答案：
1、C 2、D 3、B 4、C 5、B 6、B 7、B 8、C 9、D 10、A
解析
1、 分析：
量筒里装潢了水，大气压可以支持量筒里的水柱，在筒口离开水面之前，量筒露出水面部分的内部应完全充满水。
大气压能支持多高的水柱呢？
我们已经知道1个标准大气压可以支持10.34m的水柱。
量筒的高度远小于这个数值，从而使水充满量筒。
答案：
C
2、 分析：
酒精棉球燃烧时，瓶内空气受热膨胀而溢出，用去壳的熟鸡蛋盖在瓶口，瓶内停止燃烧，温度降低，瓶内气压减小，外面的大气压基本没变。
于是瓶内外形成较大的压强差，正是这内外的压强差，使鸡蛋进入瓶中。
在这个现象中瓶口的热膨胀是微不足道的，如果不用棉球燃烧，将熟鸡蛋放在瓶口，你会发现重力作用不能使鸡蛋进入瓶中，使鸡蛋进入瓶中所需要的力要比重力大得多，这就是内外压强差产生的压力差。
答案：
D
3、分析：
要想讨论塞子拔出后，A、B、C处会不会有水喷出，首先得弄清楚A、B、C处的压强是否大于大气压强。
因为只有大于大气压强处，塞子拔出后才会喷出水来。
从图中管中液面可以看出B、C处的压强都大于大气压强，因为B、C处的位置都低于管中液面的深度，而管中液面处的压强等于大气压强，B、C处的压强p=p大气+ρgh。
而A处的压强小于大气压，同样是因为A处的位置比细管中液面高。
所以A、B、C三处的塞子分别拔起时，B、C处有水喷出，A处没有水喷出。
答案：
B。
4、在温度不变的条件下，一定质量的气体，压强越大，体积越小；压强越小，体积越大。
小气泡在上升过程中，由于在水下的深度减小，水的压强越来越小，因此体积越来越大。
答案：
C。
5、分析：
水的沸点与压强有关，增大压强可以提高沸点，减小压强可以降低沸点。
水的沸点在1标准大气压下是100℃，高压锅内压强大于1标准大气压，所以高压锅内水的沸点高于100℃，因此就可以把食物尽快煮熟。
答案：
B。
6、分析：
由于液体沸点跟液面气压有关。
液面气压增大时，沸点升高；液面气压减小时，沸点降低。
在标准大气压下水的沸点是100℃，为使沸点低于100℃，要减小糖汁液面气压，使液面气压小于标准大气压，糖汁的沸点就会低于100℃，综合分析后知，只有选项B是正确的。
7、要点：
潜入水下的潜水员承受的压强来自水产生的压强，还有水面上的大气压，要计算潜入水下的最大深度，要先根据潜水服能承受的最大压强，以及大气压强，计算出可承受的水产生的压强，然后再由液体压强公式计算水深。
潜水服可承受水产生的压强为：
p水=p-p0=（5.9-1.0）×105Pa=4.9×105Pa，又p水=ρ水gh，
∴
答案：
B
8、 分析：
当将瓶子倒置过来后，由于少量的水流出，水上方的气体体积增大，压强减小。
当瓶内气体压强加上水的压强等于瓶外界的大气压强时，达到平衡，水就不再流出。
因此答案应该选择C。
A、B、D选项说法是错误的。
答案：
C。
9、分析：
空气像液体那样对浸入其中物体有压强的作用，并且空气也能流动，所以空气向各个方向都有压强。
马德堡半球实验证明大气压强不仅存在而且还很大，1atm约能支持10.34m的水柱。
大气压作用在纸片上托住了杯中的水，使水不至流出。
答案：
D。
10、解析：
打气的时候，轮胎里的压强越来越大，要想打进去，打气筒里的压强必须大于轮胎里的压强，因此，越来越费力。
选A
课外拓展
宇航服
典型的宇航服从外向里由以下各层组成．
热防护层：
由6~10层超级绝热化合物组成，有一定的抗辐射性能，具有良好的绝热性能，其最大漏热量一般控制在2.65x105J／h，用于登月的宇航服白天高温时漏入服装的热量约为1.26x105J／h．
流星防护层：
通常由一软绒或泡沫合成物组成，能够经受住20~30km/s高速流星群的撞击．
内绝热层：
漂白的达克龙绝热层，它的作用可以防止热量从服装穿出穿入．
限制层：
宇航服充气加压后，由于外界是几乎没有压力的真空环境，如果不加以限制就会向外任意膨胀，限制层的作用，就是使宇航服保持与人体相应的形状和容积，宇航服内气压为2.3×104Pa~9.8x104Pa，具体数据设计要求，因气体是纯氧还是混合气而不同．
压力囊：
承受充气所产生的压力。
内衣：
帖身穿的内衣，是结构疏松、穿着舒适的棉织物，便于利用通风通水来排走身体产生的热量。
宇航员戴的面罩，是一种用于飞船窗口上的太阳罩，具有辐射防护作用，尤其能挡住强烈的紫外线，使眼睛免受损伤。
为了使飘行在空间的宇航员能控制自身的运动，在宇航服上装置能随意操纵的喷气推进器。
宇航服共有12个方向的喷口以供前后、上下、横滚、俯仰、偏转运动之用，推进器还装有简单的蛇螺和电子逻辑部，以稳定身躯，控制飞行方向和姿态。
宇航员必须一定距离内与飞船保持联系，因而通讯导航设备是必不可少的。
宇航服的动力来自电池，电池的质量虽然大，但在空间，质量再大的物体也处于失重状态。
宇航服有硬式和软式两种，硬式服能承受略小于1.013×105Pa的压强，软式服只能承受2.75×104Pa以下的压强，但这种服装比较轻便柔软，甚至能够折叠起来。
物理学家——托里拆利
托里拆利是意大利物理学家、数学家．1608年10月15日生于法恩扎的贵族家庭．
托里拆利在物理学中的主要贡献是设计有名的托里拆利实验，证明了真空的存在，发现了大气压强，发明了气压计．
17世纪初，许多学者认为水在真空筒内所以会升高是由于“自然害怕”真空．后来，人们在利用抽水机抽深矿坑中的水时，发现水只能被吸到大约10m高度，托里拆利研究了这一问题．他和维维安尼用水泵提升各种液体进行实验，发现提升液体的高度取决于液体的密度．1643年，他们做了一个著名的实验：
在长约1m、一端封闭的玻璃管内装满水银，用手指封住管口而将管倒立于水银槽内，然后，放开手指，发现管中水银并不全部流入水银槽中，管中水银高度降到76cm左右，就不再下降了，托里拆利认为和管内水银柱相平衡的力是管外空气的压力，这个实验证明了自然界是可以存在真空的．
托里拆利还对流体力学进行了研究，发现水从容器底部小孔流出的速度是和水孔上方水面高度的平方根成正比的，即
，而不是与水面的高度成正比，从而纠正了他的导师卡斯特里的错误，此关系式被称为托里拆利定理．
此外，托里拆利对摆线、圆锥曲线等也进行了深入的研究，1647年10月25日托里拆利在佛罗伦萨逝世．
物理学家——奥托·格里克
奥托·格里克是德国物理学家、工程师、自然哲学家。
1602年11月20日生于马德堡。
格里克爱好科学实验，开始先从事大气压的研究，1650年发明了真空泵。
利用真空泵做过许多有趣的实验．他把钟放到一个大玻璃罩内，当慢慢抽出罩内的空气时，钟声逐渐变小，如果停止抽气，让空气重新进入玻璃罩内，钟声又复出现，他还发现真空罩内，蜡烛会熄灭，飞鸟难生存．最著名的是1654年进行的马德堡半球实验．他制造了两个直径36cm的铜半球，每个半球上铸有铜环，其中一个半球上装有可供抽气的带活塞的开关孔，将两个半球合在一起，然后将球中的空气抽去，这时，周围的大气紧紧地把两个半球压在一起，格里克在雷根斯堡的一个广场上，请皇帝来观看他的惊人的大气压实验．在铜球的两个环上各用八匹强壮的马来拉，才把铜球拉开．当把抽气的开关打开时，只要轻轻一拉，两个铜半球就分开了．
格里克继吉尔伯特之后，还做了摩擦起电实验．1660年，他把熔化了的硫磺灌进一个空心玻璃球里，使它凝固成一个小小的硫磺球．将球放在木盘中滚动，由于摩擦而使硫磺球带电，当其他东西与硫磺球接触的瞬间，便会产生电火花．为了增大电性，1663年格里克将硫磺球做大，并在球下面安一根棍，用手擎着硫磺球操作．1672年，他又做了改进，把更大的硫磺球装在一个轴上，用架子架起来，摇把使硫磺球旋转，用手或布接触球体，就能摩擦起电，产生比以往大得多的电荷．这在当时可算得上是一台比较完善的摩擦起电机了．
1686年5月11日，他在汉堡逝世．
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