训练03 特殊方法测大气压-中考物理实验拓展与培优

特殊方法估测大气压的值特殊方法估测大气压的值测量方法一：托里拆利实验法【实验名称】利用托里拆利实验测量大气压【实验目的】学习使用托里拆利实验测量大气压的原理和方法。【实验器材】长约1米的玻璃管、水银、刻度尺、水槽。【实验步骤】1.将玻璃管灌满水银，然后用手指堵住玻璃管的一端，将另一端放入水槽中，使玻璃管倒立在水槽中。2.慢慢将手指从玻璃管的一端移开，使水银柱下降。当水银柱下降到一定高度时，会停止下降，此时水银柱上方形成了一个真空区域。3.用刻度尺测量水银柱的高度，即为大气压对水银柱的压力。4.根据水银的密度和重力加速度，可以计算出大气压的值。【实验原理】托里拆利实验利用了大气压对液体的压力平衡原理。当玻璃管倒立在水槽中时，水银柱受到大气压的向上压力和自身重力的向下压力，当这两个力平衡时，水银柱停止下降，此时大气压对水银柱的压力等于水银柱的重力。通过测量水银柱的高度，可以计算出大气压的值。测量方法二：注射器法【实验名称】注射器法测量大气压【实验原理】利用了大气压对注射器内的空气或液体的压力作用。【实验步骤】1.准备一个空的注射器和一个密封的容器。2.将注射器的柱塞推到底部，确保注射器内没有空气或液体。3.将注射器的针头插入密封容器的密封口中，确保密封良好。4.慢慢拉起注射器的柱塞，使空气或液体进入注射器内。5.观察注射器的刻度，记录柱塞被拉起的距离。6.根据注射器的刻度和柱塞被拉起的距离，可以计算出大气压对注射器内的空气或液体的压力。7.根据压力的计算公式，可以计算出大气压的值。【注意事项】这种方法测量的大气压值可能会受到注射器和密封容器的精度和密封性能的影响，因此在实际应用中需要进行校准和修正。此外，这种方法只适用于测量相对较低的大气压值，对于高精度的大气压测量，需要使用专业的大气压测量仪器。此外，还有一些特殊方法可以估测大气压：1.利用液体压强计测量大气压：将液体压强计的探头插入液体中，记录液体的高度和压强计的读数。然后将探头取出，将压强计的读数调整为零。将探头再次插入液体中，记录此时液体的高度和压强计的读数。由于大气压对液体表面的压力与液体内部的压力相等，因此可以根据液体的高度差和压强计的读数计算出大气压的值。2.利用气压计测量大气压：气压计是一种专门用于测量大气压的仪器。将气压计放在水平的平面上，记录气压计的读数，即为大气压的值。3.利用海平面高度测量大气压：海平面高度是指海平面与地球表面的垂直距离。由于大气压随着海拔高度的增加而减小，因此可以根据海平面高度和当地海拔高度的差值计算出大气压的值。这些特殊方法可以帮助你估测大气压的值，但请注意，这些方法的准确性可能受到环境因素和测量误差的影响。在实际应用中，建议使用专业的大气压测量仪器进行准确测量。1．学完大气压之后，老师布置了用带挂钩的塑料吸盘估测大气压的大小的实验，如图甲所示。小刚实验小组现有带挂钩的塑料吸盘、量程为5N的弹簧测力计、玻璃板。

（1）他们设计了如下实验步骤：A．记录弹簧测力计的示数为F，这就是大气对吸盘的压力B．小刚将蘸水的塑料挂衣钩的吸盘放在光滑玻璃板上，用力挤压吸盘C．用弹簧测力计钩着挂钩缓慢向上拉，直至吸盘刚脱离玻璃板D．测量吸盘与玻璃板接触面的直径d，计算吸盘与玻璃板的接触面积E.根据实验原理：，计算出大气压的大小p；你认为合理的实验步骤顺序应该是（选填“①”或“②”）；①：DBACE②：BDCAE（2）排好序后进行实验，弹簧测力计拉至最大读数。吸盘仍未脱离玻璃板。若大气压按照约为计算，弹簧测力计量程至少要大于N；（3）因为没有多余的大量程弹簧测力计，小刚运用其它器材结合所学物理知识设计了如图乙，此杠杆为（选填“省力”“等臂”或“费力”）杠杆，所示方案测量，保持轻杆水平，在吸盘刚要离开玻璃板时，弹簧测力计读数是N，可计算出大气压值为Pa；（4）他们发现实验结果明显比真实气压值小，其中的原因可能是。（答1条即可）2．同学们通过实验探究力学的相关问题。

（1）他们用弹簧测力计沿水平方向匀速直线拉动木块，使木块分别在毛巾、棉布和木板上运动，可探究滑动摩擦力跟的关系，读出弹簧测力计的示数分别是1.8N，1.2N和0.8N，据此可得出的结论是：压力大小相同时，滑动摩擦力越大；（2）为“推断物体不受力时的运动”，他们使同一小车从同一斜面的顶端自由滑下，小车到达水平面后最后静止在小旗的位置，如图甲所示。分析可得结论：运动物体受到的阻力越小，，据此可进一步推断物体不受力时的运动；（3）他们选择如图乙所示的吸盘作为物体估测大气压的值，选吸盘是因为使用它可以较方便的，体现出大气压的作用，进而进行测量。需用到的测量仪器有刻度尺和。3．物理兴趣小组的同学想探究大气压强的大小，小刚和小乐用两个塑料挂钩吸盘模拟马德堡半球实验的方法进行实验。

（1）需要直接测量的物理量：、；（用字母表示）（2）大气压的表达式p=；（3）如果测出的大气压仅为，实验中可能存在的问题是：。（一条即可）4．小明在探究大气压强的过程中进行了如图所示的一系列操作：

（1）如图甲所示，小明将一个杯子装满水，用薄塑料片紧贴杯口，倒扣以后塑料片未往下掉，这是由于纸片受到的作用；（2）为了测量大气压强的大小，小明将一面积2cm2的吸盘吸附在光滑表面上，吸盘一端系上细绳用测力计将其拉离附着面，如图乙所示，吸盘脱离瞬间测力计示数如图丙所示，此时F＝N，据此估算出大气压强值约为Pa；（3）最后小明想实验测出较为准确的大气压强数值，在如图丁所示长约为1米，一端封闭的玻璃管内灌满水银，堵住管口，然后倒插在水银槽中，松开管口，管内水银面下降到一定高度就不再下降。①玻璃管内水银必须注满的原因：。小明测出的大气压强数值相当于cm的水银柱产生的压强；②若玻璃管内不慎混入空气，水银面的高度差将（选填“变大”“不变”或“变小”）；所测的大气压强会（选填“偏大”“偏小”或“不变”）；③若小明在玻璃管顶部敲了一个孔，你认为会出现的现象是管内液面（选填“上升”“不变”或“下降”）。5．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，如图甲所示。为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当地大气压强的实验方案：

【方案设计】如图乙所示，洋洋用轻质吸盘等器材估测大气压的大小，他设计的实验方案如下：A．记录弹簧测力计的示数为F。B．将蘸水的塑料吸盘放在光滑玻璃板上，用力挤压吸盘。C．用弹簧测力计钩着挂钩缓慢向上拉，直到吸盘脱离玻璃板面。D．测出吸盘与玻璃板接触面的直径DE.计算出大气压的大小p。（1）洋洋由于疏忽，将前三项的顺序写颠倒了，正确的顺序应为；（2）实验中将蘸水的吸盘放在光滑玻璃板上，用力挤压吸盘的目的是；（3）要测出大气压的大小，你认为实验中所选吸盘的面积应尽量（选填“大一些”或“小一些”）；（4）实验中计算大气压的表达式是（用测得的物理量表示）。（5）洋洋和瑞瑞通过这种方法测出的大气压值比实际大气压值（选填“偏大”或“偏小”）；其原因可能是。6．小明设计了用吸盘测量大气压值的实验，可选用测量工具有刻度尺、弹簧测力计、秒表和天平。请回答：

（1）实验步骤：①如图所示，将塑料吸盘压在光滑的水平玻璃板上，挤出里面的空气；②用小桶通过细绳与吸盘挂钩相连接，向小桶中缓慢添加（选填：“砝码”或“细沙”），直到吸盘恰好脱离玻璃板；③用天平测出小桶和里面物体的总质量m；④用刻度尺测量（写出相关物理量及其符号）；⑤大气压强表达式为：p=（用所测量的物理量的符号表示）；（2）为了减小误差，下列做法可行的是；A．减小吸盘的直径B．减小塑料桶的质量C．在吸盘上沾点水后再压在玻璃板上（3）小组同学通过实验数据计算出的大气压值与1个标准大气压值相差很大，造成该现象的原因可能是（写出一条即可）。7．探究气体压强与什么因素有关【提出问题】气体压强的大小可能与什么因素有关呢？【猜想与假设】猜想一：把注射器活塞推至注射器筒中部，用手指堵住前端小孔，这样就在注射器内封住了一定质量的空气，向筒内压活塞使筒内空气体积缩小，手指感到很费力，由此可猜想气体压强的大小可能与体积有关；猜想二：生活中，自行车轮胎在夏天烈日下容易爆胎，据此可猜想气体压强的大小可能跟有关。【设计实验】为了验证猜想一，用一个带有刻度的注射器封闭一定质量的气体，气体的体积可直接读出，气体的压强由图中压强传感器和计算机辅助系统得出（如图所示）。【进行实验与收集证据】

（1）实验中应保持环境不变且注射器管壁导热性能良好；（2）缓慢推动活塞到某一位置，从注射器的刻度上读出体积值，待压强传感器示数稳定后读出压强值继续缓慢推动活塞，得到多组实验数据如下表：实验序号12345气体的体积V（mL）5040343026气体的压强p（×105Pa）1.011.261.491.681.94压强与体积的乘积pV（×105Pa•mL）50.550.450.6650.450.44【分析与论证】（1）实验中缓慢推动注射器活塞，主要目的是；（2）分析表中实验数据，可以初步得出的结论：一定质量的气体，在温度一定时，压强与体积成。【拓展应用】（1）打气筒是人们生活中常用的工具，当打气筒的导气管被堵塞时，我们会感到向下压活塞特别费力。这是因为筒内封闭一定质量的空气，当向下压缩时，气体的体积越，压强越（均选填“大”或“小”）；（2）湖底的一个气泡（不计温度影响）在上升过程中，体积会（选填“变大”，“变小”或“不变”）。8．夏天小明骑自行车上学的过程中遭遇了自行车车胎爆裂的事故。他猜想：一定质量的气体，在体积不变时，气体的压强与温度有关。于是进行了如图所示的实验探究：烧瓶与压强计连接，用压强计中的水银柱在烧瓶中密闭一定质量的空气。将烧瓶放入水中，给水槽中的水加热，水温上升。每隔一段时间同时用温度计和压强计测量水的温度值（即为烧瓶中密闭气体的温度值）及密闭空气此时的压强值。在每次测量时都使压强计左侧水银液面保持在图中A点的位置不变，各次测量实验数据记录如下：气体的温度/℃20304050…气体的压强/Pa1.0×1051.03×1051.05×1051.10×105…（1）根据小明上述实验过程可知：每次测量时都使压强计左侧水银液面保持在图中A点的位置不变，其目的是保持一定质量密闭气体的不变；（2）你认为小明是怎样测量和计算气体的压强的？；（3）根据实验数据可以得到的结论是：一定质量的气体，体积一定时，温度越高，；（4）在炎热的夏天，载重汽车在盘山公路下坡行驶时，要不断往轮胎上喷水，主要是通过水的汽化吸热使轮胎内气体的降低，从而来减小轮胎内气体的压强，防止爆胎。9．小明利用如图所示的装置测量大气压的大小，其中弹簧测力计和2mL注射器的自重可忽略不计，活塞与针筒之间气密性很好，但摩擦较大。他进行了如下实验：

（1）拔去橡皮帽，将活塞推至底端，当绳端钩码加至2N时，针筒相对活塞开始向右移动，此时弹簧测力计示数为，则活塞与针筒间的摩擦力为N，若绳端钩码增加为3N，则弹簧测力计的示数将（增大/减小/不变）；（2）为减小活塞与针筒之间的摩擦，小明找来润滑油涂在活塞与针筒壁上，再次测量后发现摩擦减到很小可忽略。于是他重新将活塞推至底端，用橡皮帽密封小孔。当弹簧测力计示数为时，针筒相对活塞开始向右移动。又测得针筒全部刻度的总长度为cm，则小明所测得的大气压强的值为Pa；（3）小明发现将活塞推至底端时，注射器前端小孔内的气体无法排尽，这将使得大气压的测量值（偏大/偏小/不变）。10．某物理探究小组用注射器、量程足够大的弹簧测力计、刻度尺去测大气压的值；主要实验步骤如下：

A．把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用橡皮帽封住注射器的小孔；B．用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部，绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连，水平向右慢慢拉动注射器筒；C．如图所示，当注射器的活塞刚开始滑动时，记下弹簧测力计的示数F（即大气对活塞的压力），读取注射器的容积V；D．用刻度尺测出注射器的全部刻度的长度L；（1）大气压力的测量原理是；（2）活塞的横截面积S=；（用题目中的字母表示）（3）如果注射器漏气会导致所测量的大气压值；（选填“偏小”或“偏大”）（4）为消除活塞与针筒间的摩擦力对实验的影响，莉莉采用了图乙装置，将注射器筒固定在水平桌面上，排尽注射器内的空气，用橡皮帽封住注射器的小孔，活塞通过水平细线与烧杯相连，向烧杯中缓慢加水，当活塞刚开始向左滑动时，测得杯与水的总质量为m1；然后从烧杯中向外缓慢抽水，当抽出水的质量为m2时，活塞又开始向右滑动，则所测大气压的值应。（用题目给的物理量字母表达）11．如图甲，小金利用透明硬质水管测量大气压强值。实验装置示意图如图乙，将管子下端浸在水槽中，关闭K2，往管内装满水（水位超过K1），再关闭K1，打开K2，管内液面下降了一段距离，稳定后测得管内外液面高度差h＝9.30m。(1)由实验可得当地的大气压强值为Pa；（g=10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3）(2)再打开K1，管内水面将（选填“上升”、“不升不降”或“下降”）；(3)如图丙所示，小金将长度约为30cm的塑料管装满水并用纸片盖住，迅速倒置，发现纸片（选填“会”或“不会”）往下掉，此时若在塑料管上端戳个小孔，纸片（选填“会”或“不会”）掉下来；(4)老师给同学们演示托里拆利实验，如图丁所示，可知当时的大气压强等于mm高水银柱所产生的压强，此气压下水的沸点（选填“大于”、“等于”或“小于”）100oC。（标准大气压等于760mm高水银柱所产生的压强）12．如图所示是某学习小组设计的测量大气压强的实验装置。请回答下列问题：(1)该实验的实验原理是；(2)若稳定后水银槽液面上管内水银柱的高度75cm，可能的原因是：；（写出一条即可）(3)在某次测量中，电子秤的示数为F1，若外界大气压强下降，稳定后电子秤的示数为F2，则F1F2。（选填“>”“<”或“=”）(4)下列实验原理与测量大气压强实验相同的是；A．伏安法测电阻B．测量小石块的密度C．用弹簧测力计测量物体的重力D．探究影响摩擦力大小的因素中测量摩擦力的大小13．如图甲，小金利用透明硬质水管测量大气压强值。实验装置示意图如图乙，将管子下端浸在水槽中，关闭K2，往管内装满水(水位超过K1)，再关闭K1，打开K2，管内液面下降了一段距离，稳定后测得管内外液面高度差h＝9.30m。(1)由实验可得当地的大气压强值为Pa；(g=10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3)(2)再打开K1，管内水面将(选填“上升”、“不升不降”或“下降”)；(3)小金将长度约为30cm的塑料管装满水并用纸片盖住，迅速倒置，发现纸片不会往下掉，如图丙所示，这是因为；此时若在塑料管上端戳个小孔，纸片(选填“会”或“不会”)掉下来，这是因为；(4)老师给同学们演示托里拆利实验，如图丁所示，可知当时的大气压强等于mm高水银柱所产生的压强，此气压下水的沸点(选填“大于”、“等于”或“小于”)100oC。(标准大气压等于760mm高水银柱所产生的压强；水的沸点在标准大气压下是100oC；大气压越大，水的沸点越高。)14．如图1所示是某校八班级2班科技小组做“估测大气压的值”的实验：

（1）请你帮他们将实验步骤补充完整：①把注射器的活塞推至注射器筒的底端，目的是，然后用橡皮帽封住注射器的小孔；②用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部，使绳的一端与弹簧测力计的挂钩相连，然后水平向右慢慢拉动注射器筒。当注射器的活塞刚开始滑动时，记下弹簧测力计的示数为F=34N；③如图1甲所示用刻度尺测出注射器全部刻度长L=cm，读出注射器的容积V=20mL，算出活塞的横截面积；④最后计算出此时大气压的数值p=Pa。（2）实验中，同学们正确使用了测