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ID号:3675
标题:大气压强
频道:初中教案
栏目:初中物理教案
属性:
作者:冯杨
来源:旧版导入
点击:
编辑:管理员
时间:2007-3-28 |
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大气压强 |
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作者：冯杨 文章来源：旧版导入 点击数： 更新时间：2007-3-28  |
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第十一章 大气压强
知识点辅导：
一、大气压：
1、马德堡半球实验证明了大气压的存在。
2、托里拆利实验：
（1）器材：1米左右长一头开口的玻璃管，水银、水银槽、刻度尺。
（2）原理：倒插在水银槽内玻璃管中水银柱产生的压强与大气压相等时，水银将保持静止不动，此时 。
3、影响大气压的因素：
（1）大气压随高度的升高而逐渐减小。
（2）大气压与天气有关。
4、标准大气压：
一个标准大气压=76厘米汞柱=760毫米汞柱=1.01×105帕斯卡
二、大气压的应用：
1、活塞式抽水机。
2、离心式水泵。
三、液体的沸点与气压的关系：
实验证明，随气压的减小，液体的沸点降低，气压增大，液体沸点升高。
大气压强、大气压的变化气体的压强跟体积的关系
（一）大气压强
1、产生原因：空气，也像液体那样，受到重力的作用，而且能流动，因而空气内部向各个方向都有压强。
其实，气体的压强本质上不是气体所受的重力产生的，只是大气层的存在是由于空气受到重力作用的结果，而任何气体都有压强，这是因为气体由大量无规则运动的分子组成，这些分子对浸在其中的物体或容顺的器壁不断碰撞，就产生了压力。比如气球被吹鼓就说明了气球内的气体对球壁产生压强。
2、定义：大气对浸在它里面的物体的压强叫做大气压强，简称大气压或气压。
3、显示大气压存在的实验：最著名的当属马德堡半球实验，另外，书上及生活中还有很多实验都足以证明大气压的存在。
4、大气压值的测定：著名物理学家伽利略的学生托里拆利第一个做出测定大气压强的实验，所以称为托里拆利实验。
（1）实验的操作步骤：
在长约1米，一端封闭的玻璃管里灌满水银，将管口堵住，然后倒插在水银槽中，放开管口的手指时，管内水银面下降一些就不再下降，这时管内外水银面的高度差约760毫米。
（2）实验原理：
玻璃管内水银面上方是真空，而管外水银面上受到大气压强，正是大气压强支持着玻璃管内760毫米的水银柱。即大气压强跟760毫米高水银柱产生的压强相等。
（3）大气压数值的计算：
因为大气压强P0等于760毫米高水银柱产生的压强P汞，所以
即大气压强的值约为 帕。
5、大气压的单位：
气体压强除了有帕斯卡这个国际单位制中的单位外，常用的单位还有标准大气压、厘米水银柱、毫米水银柱。
1标准大气压 =1.01× 帕
=76厘米水银柱
=760毫米水银柱
（二）大气压的变化
1、大气压的值随高度的增加而减小，在海拔两千米以内，大约每升高12米，气压降低1毫米水银柱。
2、其他条件对大气压的影响，如各个地区的温度、潮湿程度等都直接影响该地区的气压。
3、沸点随气压改变，一切液体的沸点，都是气压减小时降低，气压增大时升高。
（三）气体的压强跟体积的关系
在温度不变时，一定质量的气体，体积越小，压强越大；体积越大，压强越小。
知识点讲解：
例1：著名的 实验，证明了大气压的存在。著名的 实验，测定了大气压的值。
分析：应当记清楚前者是马德堡半球实验，马德堡是德国一个城市的名字，后者是托里拆利实验。后者是意大利的物理学家。
例2：在做托里拆利实验测大气压时，下列情况中测定出大气压值不准确的是：
A．把托里拆利实验的玻璃管用得粗一些
B．把托里拆利实验的玻璃管下端插入水银槽的水银面深一些
C．把托里拆利实验的玻璃管倾斜一定角度，但管内水银未顶到头，仍以管内外水
银面的竖直距离，为测量数据
D．不慎漏进管内一些空气，使水银面上方不是真空。
答案：D
分析：托里拆利实验的理论依据是管内水银柱的压强与外面大气压相等时，液面才能保持静止不动。 。
水银的压强与水银柱的粗细无关，所以A不是。水银柱的高度是以管内外水银面的竖直距离为标准，与管口插入水银面的深度无关，B不是。把玻璃管倾斜，管内的水银柱在大气压的作用下变长，但管内外水银面的竖直距离没变，所以测量值不变，C不是。由于管内水银面上方，应该是真空，如果不慎漏入空气将会使测量值变小，所以选D。
例3：一个标准大气压可以支持多高的酒精柱。已知 。
例4：为什么高山上，用普通锅煮不熟鸡蛋？
答：因为在很高的山上，大气压要比平原地区小得多，所以水的沸点要低，因此水在高山上不到100℃就沸腾了，所以煮不熟鸡蛋。
例5、如图2所示，当杯子处于丙图所示状态时，纸片会不会掉下来？
杯中装置满水 盖上硬纸片 倒置过来将如何？
答：纸片不会掉，从而水也不会洒。
分析：整块纸处可分两部分进行分析。一部分是杯口外的纸片，这部分上下两面都与空气接触，因此可看做是只受重力和空气浮力的作用。另一部分是与杯内的水接触的这个圆形部分，正是这部分起了决定作用，因为这部分纸片除了受到重力及来自上方水的压力以外，更重要的是它要受到下面空气对它向上的更大的大气压力，将其紧紧在压在杯口下，所以整个纸片也就不会掉下来，水也不会洒。
例6、如图3所示，把装满水的量筒浸入水中，口朝下，然后抓住筒底向上提，在筒口离开水面之前，量筒露出水面的部分（ ）
（1）是空的
（2）有水，但不满
（3）充满水
答：（3）充满水。
分析说明：当筒底提出水面后，大气压将迫使筒中的水随筒底上升，那么水会上升到多高呢？是不是无限制呢？
假设量筒足够长，那么水随量筒上升到一定的高度也就不能再上升了，这时就会出现“（2）有水，但不满”的情况了。
为什么呢？
因为水柱是靠外界的大气压强支持的，直到水柱的压强等于大气压P0时，水柱就不会再升高了。
即
米
也就是说，只有量筒的长度大于“ ”，才会出现“（2）有水，但不满”的情况。而实际上，量筒的长度都远小于“ ”，所以出现的是“（3）充满水”的情况。
请由此分析一下，托里拆利实验若改用水来做，得需要用多长的玻璃管才行？
例7、人为什么没有被大气压力压瘪？
分析：人体的表面积大约是1.5米2。假设人周围的大气压强为1.0×105帕，那么人体表面受到的大气压就是
这个压力多大呢？打个比方，这相当于在水平地面上1.5米2的面积上放15吨铁块产生的效果，这么大的压力为什么没有把人压瘪呢？
这是因为人一直生活在大气的压力之下，身体的构造已经适应了这种环境。人体的细胞、血液及体腔内会产生相应的压强和外界大气压保持平衡。
但如果大气压发生变化，人体体内的压强与外界气压的平衡被破坏，短时期内，通过人自身的调节无法恢复平衡，人体就要出现一些不适的反应，如呼吸困难，心率过速，头痛、头晕等症状。假如人周围的气压发生很大的变化，人的生命安全就要受到威胁，所以飞行员在高空飞行时要穿特殊的服装，宇航员要穿上既保持一定压强又提供氧气的宇航服装。
知识点拓展
例1、为什么不用 来计算大气压强的大小？
分析与解：通过上一章“液体压强”的学习，同学们对“ ”用起来很熟，但不知大家注意了没有，就是式中“ ”、“g”都应该是常量，不能变，这时才能计算不同“h”深处的液体压强。
而大气的密度是不均匀的，越到高空，空气就越稀薄，空气密度就越小。同时，从地面起一直延伸到几千公里的高空都有大气，不像液体静止时有一个明显的表面。这就造成大气内部的深度无法确定，而且“g = 9.8牛/千克”只是地面附近才成立，越到高处，“g”的值越小。
因此，不能用“ ”计算大气内部的压强值，要想知道某处的大气压值，一般只有用气压计来测定。
例2、托里拆利实验见图4，已知外界为1个标准大气压，实验过程中玻璃管不离开水银面。在下列情况下，管内水银柱的高度是否改变？
（1）将玻璃管倾斜放置。
（2）将玻璃管压下0.5厘米。
（3）换用稍粗一些的玻璃管做实验。
分析：
（1）因为玻璃管水银面上方是真空，大气压可支持760毫米高水银柱，将管倾斜，若管内水银柱长仍为760毫米，则它的高度小于760毫米，管内水银柱产生的压强小于外界大气压，在外界大气压作用下，槽内水银进入到管内，直到管内水银柱高度达到760毫米为止。
（2）同理，管内水银柱高度仍保证为760毫米，只是管内上方的真空部分会缩短0.5厘米，反之，若将玻璃管向上提0.5厘米（保证管口不离开水银槽中的水银面），则水银柱的高度不变，只是管内上方的真空部分加长0.5厘米。
（3）根据液体压强公式 可知，液体的压强只跟 两个因素有关，跟液柱的粗细无关。所以换用稍粗些的玻璃管，管内水银柱高度仍为760毫米不变。
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