思路引导:
由图可知:
a图和b图的液体相同,所以______相同,因为a图中液体的深度_____b图中液体的深度,a的压强_____b的压强;b图和c图中液体的_______相同,而水的密度_____酒精的密度,所以b图中液体的压强______c图中液体的压强,综合可得:
Pa_____Pb_____Pc,故选_____.
例4.一只装煤油的油罐中盛有4m深的煤油,在距底部0.5m处发现有一个面积为5cm2的小孔,求:
(1)煤油对罐底的压强多大?
(2)小孔处煤油的压强多大?
(3)要想堵住这个孔,至少需要在小孔处施加多大的力?
例5.一个容器,重20N,底面积为2×10-2m2,放在水平桌面中央,在里面装入深10cm的水,求:
(1)水对底面的压强,
(2)容器对桌面的压强。
(分以下三种情况求解)
规律:
液体对容器底部的压力不一定等于液体的重力,可能比重力大,也可能比重力小。
因此求液体对容器底部的压力时,先求液体对容器底部的压强
,再由
求液体对容器底部的压力。
大气压强
1.大气压强的存在
(1)产生原因(类比液体压强产生的原因及特点,学生思考总结):
空气受重力作用。
由于空气具有流动性,因而空气内部向各个方向都有压强。
(2)大气压强:
空气对浸在它里面的物体产生的压强,简称大气压。
(3)说明大气压强存在的现象:
挂钩、吸管、注射器吸药、拔火罐、瓶子吞鸡蛋、钢笔吸墨水时等。
(学生思考以上现象发生的原
2.大气压的测量
(1)探究实验:
P87“想想做做”。
如何算出大气压的大小?
①实验原理:
二力平衡条件。
当吸盘刚要脱离板面时,大气压力与弹簧测力计的拉力大小相等。
②实验器材:
弹簧测力计、吸盘、刻度尺、光滑水平木板。
注意:
本实验只能粗略的测量大气压。
(2)托里拆利实验
①实验条件:
玻璃管内水银面的上方是真空,管外水银面的上方是大气。
②实验原理:
由于大气压的作用,玻璃管内的水银柱不落下,所以大气压的数值等于水银柱所产生的压强。
(引导学生分析为什么大气压的数值等于水银柱所产生的压强)
在水银槽液面处任取一点B,在试管内等高处取一点A。
由液体压强知识可知,由于A、B两点为同一水银内的同一深度,因此,水银内A、B两处所受压强应该相等,即pA=pB。
B点在水银槽液面上,因而B点所受压强就是大气压强p0,即pB=p0。
由于玻璃管内水银面的上方是真空,因而A点所受压强就等于A点上方水银柱产生的压强,pA=ρ水银gh.从而可得p0=ρ水银gh.所以通过托里拆利实验测出管内水银柱的高度就可得到当时大气压强的值.
注意:
(1)只有在玻璃管内水银柱上部的空间是真空时,水银柱的压强才跟大气压强相等.如果水银柱上方不是真空,而是混有空气,则这段空间的气体对水银柱也会产生压强,这个压强与水银柱产生的压强之和才等于大气压强。
(2)在托里拆利实验中,玻璃管内管内上方是真空,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。
③大气压的值:
大气压大约能托起约 760mm 高的水银柱,根据公式
计算,大气压
Pa。
物理学中把这样大小的大气压叫标准大气压,粗略计算中可取
Pa。
它相当于 mm水银柱产生的压强。
注意:
(1)不同高度的大气压不一样,离地面越高,大气压越小。
另外大气压还受天气变化情况的影响。
(2)由赤道到两极,大气压越来越大。
3.测量大气压的仪器
常见的气压计有 和 。
4.大气压的应用
(1)抽水机利用 原理。
抽水机包括 和 。
(2)根据教材第89页的“想想议议”,解释两种抽水机的工作原理。
同步练习:
见学案
【典型例题】
题型一利用大气压知识解释日常生活中的现象
例 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.选项D正确.
答选D
题型二了解测量大气压强的方法,知道托里拆利实验的原理
图13-38
例1如图13-38所示的托里拆利实验装置中,下列哪种情况能使玻璃管内外水银面的高度差发生变化( )
A.将管倾斜 B.将玻璃管变粗
C.向水银槽中加入少量水银 D.外界大气压发生变化
解 管内水银柱产生的压强和外界大气压相等.当外界大气压不变化时,由可知,管内外水银面的高度差h就不会发生变化,所以,当管倾斜时,管内水银虽然增多,但管内外水银面的高度差不会变化;向水银槽中加入少量水银后,槽中水银面和管内水银面同时升高,管内外水银面高度差仍然不变;只有当外界大气压发生变化时,管内外水银面的高度差才会发生变化,所以正确答案为D。
答选D
图13-39
规律总结 玻璃管内外水银面的高度差就表示外界大气压的大小,只要外界大气压不变,这个高度差就不会改变;只有当外界大气压变化时,这个高度差才会发生变化。
[变形题]如图13-39所示,将一只试管装满水银后倒插在水银槽中,管顶高出水银面20cm,在标准大气压下,管外水银面上受到的大气压强等于 Pa,若在试管顶部开一小孔,将看到 现象.
解本题虽然给出了试管内水银柱的高度为20cm,但并非相当于外界大气压,外界真正的气压为1标准大气压,即应相当于760mm水银柱产生的压强,应为
.若在试管顶部开一个小孔,管内顶部的水银面和水银槽种的水银面都受到大气压强的作用,所以管内的水银面将下降,最终将看到的是管内外液面等高。
图13-40
例2小明想用如下的方法测量大气压强:
将一个面积为1×10-3m2的吸盘按在光滑水平桌面上,挤出里面的空气,用最大刻度值是5N的弹簧测力计测量大气压力(如图13-40所示),然后计算大气压强。
若大气压强为1.01×105Pa,则吸盘受到的大气压力是__________N。
小明发现不能用这个测力计完成测量,其原因是__________________________________。
解
(1)由公式F=pS可估算出大气对吸盘的压力F=1.01×105Pa×1×10-3m2=101N.
(2)因为所需测量的力大于弹簧测力计的量程。
题型三大气压的变化、液体的沸点与气压的关系及生活中的相关问题
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 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,故两极附近的大气压也较大些。
答D
图13-41
[变形题]如图13-41是自制的水气压计,把它由泰山的山脚移至山顶,玻璃管中的水柱的高度变化情况是(瓶口密闭不漏气,移动过程中整个瓶子没有与外界发生热传递)( )
A.降低 B.升高
C.先降低后升高 D.先升高后降低
解 由于大气压强随高度的升高而减小,当把自制的水气压计由山脚移至山顶时,外界大气压强减小,而瓶内水面上的压强不变,所以玻璃管中水面升高,故正确答案选B。
例2中医常用“拔火罐”治疗风湿等病症,其方法是将一酒精棉球点燃放入广口瓶中,过一会儿将广口瓶瓶门扣在痛处,广口瓶就会吸在皮肤上,这是为什么?
答广口瓶中的空气受热膨胀,有一部分空气跑到瓶外,使瓶内空气稀薄,气压减小,外界大气压大于瓶内气压,广口瓶就被吸在皮肤上。
这一结论在日常生活中有许多应用,“拔火罐”“瓶口吞鸡蛋”等都属于这类问题.
规律总结气体的压强随气体体积的增大而减小,随气体体积的减小而增大。
图13-42
图13-41
例3如图13-42所示,压力锅直径为24cm,限压出气口直径为3.5mm,限压阀质量为100g,使用时压力锅内外最大压强差是多少?
合多少标准大气压?
锅盖与锅的接口处至少能承受多大的力?
解设锅内气压为
,大气压为
.当限压阀被抬起向外喷气时,有
锅内外最大压强差为
锅盖与锅的接口处承受的力为
答
Pa;约1标准大气压;
N.
规律总结由于压力锅内气体被封闭,锅内外气体之间存在着压强差,因而锅盖上承受着很大的压力.压力锅上的限压阀是当锅内压强达到限定值时保证安全而设置的一个装置,当锅内压强超过一定数值时,限压阀被抬起,放出部分气体,降低锅内气体压强.求解这道题的关键就是要考虑到最大压强差指的是锅内气体通过限压出气口对限压阀的压力
与限压阀所受重力mg及大气压对限压阀的压力
平衡时,锅内气压
与外界大气压
的差,而锅盖能承受的最大压力就是指这个压强差对锅盖产生的压力.