第十七讲 大气压强【寒假自学课】2024年八年级物理寒假提升学与练（原卷版）

第十七讲大气压强（预习篇）（原卷版）目录新知导航：熟悉课程内容、掌握知识脉络基础知识：知识点全面梳理，掌握必备小试牛刀：基础题+中等难度题，合理应用一、大气压强的存在1.实验探究：大气压强的存在示意图过程和现象原因分析加热装有水的易拉罐，水开后密封易拉罐，冷却后易拉罐变瘪用嘴吸去管内的空气，就能喝到饮料盛满水的杯子紧盖一个硬纸片，倒置后，纸不掉，水也流不出来【探究归纳】人们生活在地球大气中，大气对浸在其中的物体有压强。2.大气压强：像液体一样，大气压强对浸在它里面的物体产生的压强叫大气压强，简称大气压或气压。3.大气压强产生的原因：地球周围的空气因为受到地球的吸引而具有重力，因此对浸入大气的物体产生压强，同时因为大气具有流动性，因而大气内部向各个方向都有压强。4.大气压强的特点（1）大气向各个方向都有压强；（2）在同一高度向各个方向的压强相等。5.平时感受不到大气压存在的原因大气压在我们周围时刻存在着，但我们却没有感受到，这是因为人身体内外空气相通，身体各部位内外所受的压力相同，内外平衡。▲拓展培优最早证明大气压存在的实验1654年，在德国马德堡市的广场上曾经做过一个著名的马德堡半球实验。人们把两个铜制的空心半球合在一起，抽去里面的空气，用两只马队向相反的方向拉两个半球。当两队的马匹共达到16匹时，才将两个半球拉开。马德堡半球实验不仅最早证明了大气压的存在，而且说明了大气压强很大。二、大气压强的测量1.托里拆利实验测量方法将一个约1m长、一端封闭的玻璃管里灌满水银，用手指将管口堵住（如图甲所示），然后倒插在水银槽中（如图乙所示）。放开手指，管内水银面下降到一定高度时不再下降，这时管内外水银面高度差约为760mm，水银处于静止状态（如图丙所示）。实验过程丁图，玻璃管倾斜，水银柱长度变长，但竖直高度差不变实验分析玻璃管上端为真空，没有大气压，管外水银面的上方是空气，玻璃管内的水银面之所以能够高于水银槽内的水银面，是因为大气压支撑管内这段水银柱使它不会落下实验结论大气压的数值等于它支撑的这段水银柱产生的压强，即p大气=p水银=ρ水银gh交流讨论我们通常把760mm高的水银柱产生的压强叫做标准大气压，用字母p0表示。p0=ρ水银gh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m=1.013×105Pa。这个实验最早是由意大利科学家托里拆利完成的，所以该实验被称为托里拆利实验。2.对托里拆利实验的认识（1）玻璃管中要充满水银，不能混有气泡。若玻璃管内混入少量空气，由于这部分空气也有压强，管内水银面的高度差会变小，使测得的大气压强值偏小。（2）水银柱的高度是指管内外水银面的竖直高度差，不是指管内水银柱的长度，所以实验过程中，只要测量正确（测量高度差），玻璃管是否倾斜不影响实验结果。（3）做托里拆利实验时，不易选用粗管，原因是：①耗用水银多；②不容易堵住玻璃管口，易漏气。（4）管内水银柱的高度与大气压的大小有关，而与管的粗细、长度、形状等无关。（5）玻璃管管口在水银槽内的深度不影响实验结果，稍微向上提或向下按玻璃管，只能改变管内水银柱上方真空部分的体积，而水银柱的高度不变。（6）若在管的顶端开一小孔，则玻璃管和水银槽构成连通器，管中液面会下降，最终管内外液面相平。教材深挖托里拆利实验用水银而不用其他液体的原因水银在常温下是密度最大的液体，在同样的大气压下，需要的玻璃管较短，如果换用其他液体，假如用水来做托里拆利实验，由实验原理可得ρ水银gh水银=ρ水gh水，则。可见，实验时需要约11m的玻璃管，这是很难操作的。3.气压计（1）定义：测量大气压的仪器叫做气压计。（2）分类：水银气压计和无液气压计（金属盒气压计等）。①水银气压计：在托里拆利实验中，如果玻璃管旁竖立一个刻度尺，读出水银柱的高度即可知道当时的大气压，这就是一个简单的水银气压计。水银气压计比较准确，但携带不便，常用于气象站和实验室。②金属盒气压计：又叫无液体气压计。如图所示，其核心部分是一个抽成真空的金属盒及一个与盒中央相连的弹性钢片。盒的表面是波纹状的，大气压变化时，金属盒受力发生变化，与盒体相连的钢性弹片的弯曲程度也发生变化，固定在弹性钢片末端的拉杆就通过传动结构放大这种形变，如果刻度盘上标的是高度差，该仪器就成了登山用的高度计。金属盒气压计及其工作原理示意图（3）生活中的气压计：除测量大气压外，汽车轮胎、氧气瓶、灭火器、飞机机舱及太空站内的气体压强的测量都用到了气压计。▲拓展培优测量大气压的其他方法方法一方法二方法三器材弹簧测力计、刻度尺、吸盘、玻璃板弹簧测力计、刻度尺、注射器弹簧测力计、刻度尺、吸盘、小桶、玻璃板示意图测量的物理量刚好将吸盘拉离玻璃板时弹簧测力计的示数F、吸盘直径D注射器活塞刚被拉动时测力计的示数F、注射器的全部刻度长度L吸盘的直径D、吸盘刚好脱离玻璃板时吸盘、小桶和沙的总重力G具体步骤（1）用弹簧测力计测出从光滑玻璃板上刚好能拉下吸盘所用的力F；（2）将吸盘底面圆形画在纸上，用刻度尺测出吸盘的直径D，用S=πr2计算出吸盘与玻璃板的接触面积；（3）用压强公式即可计算出大气压强的值（1）把注射器活塞注射器筒的底端，用一个橡皮帽封住注射器的小孔；（2）用细绳拴住注射器活塞推柄的颈部，并使绳与固定在墙上的测力计的挂钩相连，然后水平向右慢慢地拉动注射器筒。当注射器中的活塞刚开始移动时，记下弹簧测力计的示数F；（3）观察并记录注射器筒上所标明的容积V，用刻度尺测出注射器的全部刻度长度L；（4）根据和V=LS即可测出大气压的值。（1）测出吸盘和玻璃板接触面的直径D，用S=πr2计算出吸盘与玻璃板的接触面积；（2）将吸盘按压在光滑水平玻璃板下面，挤出吸盘内的空气，将装有适量沙的小桶轻轻挂在吸盘下面的塑料挂钩上，用小勺慢慢地向筒内加细沙，直到吸盘刚好脱离玻璃板，测出此时吸盘、小桶和沙的总重力G；（3）根据即可计算出大气压的值。表达式评估交流因为吸盘或注射器内的空气不可能完全被挤出，所以三种方法测出的大气压值往往比实际小一些。▲拓展培优不能用p=ρgh求大气压强的原因因为大气层没有很明显的分界线，所以h不能确定，且大气的密度不均匀，随高度的变化而变化，所以ρ不能确定，故大气压强不能通过公式p=ρgh计算出来，只能通过测量来确定。4.大气压强的变化影响因素具体描述海拔（1）海拔越高，气压越小，在海波3000m内，每升高10m，大气压约减小100Pa；（2）海平面附近的大气压约等于标准大气压。气象（1）晴天的大气压比阴雨天的高；（2）冬天的大气压比夏天的高。教材深挖气体体积与压强的关系气球被脚一踩，它的体积变小，球内气体的压强增大，甚至会将气球撑破；堵住打气筒出气口，当打气筒的活塞下压一些后，筒内的气体体积减小，压强增大，活塞越往下压越费力。大量实验表明：温度不变时，一定质量的气体，体积减小、压强增大，体积增大，压强减小。三、大气压的应用1.活塞式抽水机的工作原理活塞式抽水机是利用大气压工作的，通过活塞在圆筒中往复运动不断地将水抽取上来。2.生活中的“吸力”日常生活中的吸盘挂物中的“吸”、钢笔吸墨水中的“吸”、吸管吸饮料中的“吸”，都不是“吸力”的作用，“吸力”是不存在的，实际上是大气压强的作用。一、选择题1．钢笔吸墨水时，先用手按一下橡皮管外的弹簧片，然后松手，墨水就自动进入橡皮管中，其原因是由于（

）。A．橡皮管内有吸力B．手给橡皮管压力C．弹簧片有压力D．大气压的作用2．如图实验中，吸盘都保持静止，所挂钩码是吸盘所能提起的最大重物。对此，下列说法正确的是（）。A．甲图中大气对吸盘的压力等于钩码的重力；B．乙图中大气对下面吸盘的压力等于钩码的重力的；C．利用甲图的实验可以粗测大气压的值；D．利用乙图的实验可以粗测大气压的值3．如图所示，是托里拆利实验的规范操作过程，关于托里拆利实验，下面说法错误的是（）。A．是大气压支持玻璃管内的水银柱不会下落；B．实验中玻璃管内水银面的上方有少量空气；C．大气压的数值等于这段水银柱产生的压强；D．换用更粗一些的等长玻璃管，管内外水银面高度差将不变4．如图为一种可感知天气变化的工艺玻璃，内装适量有色液体。A为密闭球体，B为上端开口的玻璃管，底部与A相连。关于此工艺玻璃，下列说法正确的是（）。A．该瓶是连通器；B．若将此瓶从一楼拿到十楼，B管液面会下降；C．A球和B管液面相平时，表示内外气压一致；D．通常晴天大气压比阴雨天高，则阴雨天静置室内B管液面比晴天低5．如图所示，在标准大气压下，三支试管插入水银槽中都封闭了一部分气体。试管中被封闭的气体压强中最大的是（）。A．甲试管 B．乙试管 C．丙试管 D．无法确定二、填空题6．2020年11月24日，搭载嫦娥五号的运载火箭顺利升空，火箭升空过程中仓外大气压逐渐______。如图所示，着陆器支脚底座都安装了面积较大的底座，是为了______压强。12月17日嫦蛾五号从月球带回珍贵的月壤样品，样品质量______（均选填“增大”、“不变”或“减小”）。7．用如图所示的装置粗略测量大气压强的值，把吸盘用力压在玻璃上并排出吸盘内的空气，吸盘压在玻璃上的面积为4×10﹣4m2，轻轻往挂在吸盘下的小桶内加沙子，吸盘刚好脱落时，测出吸盘、小桶和沙子的总质量为3.2kg，则大气对吸盘的压力为N，大气压强的值为Pa，若吸盘内的空气不能完全排出，则大气压的测量值比实际值偏。（g取10N/g）8．如图甲和乙分别是托里拆利实验和自制的水气压计装置：（1）在托里拆利实验装置中，玻璃管内水银柱不会下落是由于的作用。如果将玻璃管直径增大一倍，水银柱的高度是cm。（2）将上述装置从大厦一楼移到20楼，会发现甲装置中的水银柱，乙装置细管中的水柱（均选填“上升、不变、下降”）三、实验题9．小明利用1mL的轻质注射器等器材组成图示实验装置测量大气压的值。（1）小明将活塞推到底端，然后封上橡皮帽，这样做的目的是；（2）为正确得到活塞的横截面积，需要量取的局部长度为cm；（3）考虑到摩擦因素，小明取下橡皮帽，再次水平向右加速拉动注射器筒，记下弹簧测力计稳定时的示数为0.6N。此过程中活塞受到的摩擦力方向为；（4）利用以上数据可计算出大气压强是Pa；考虑到实验室大气压为1标准大气压，则造成该偏差的原因最有可能是；（至少写出一种原因）（5）小明发现：如果在针筒内吸入一定质量的空气，然后用橡皮帽将气体封闭起来，在推活塞的过程中，越推越费力，由此小明猜想：其他条件一定时，封闭气体的体积越小，压强越大。为了验证自己的猜想，小明用一个20mL的注射器吸入一定质量的空气后连接到气压计上，通过推拉活塞，测得数据记录如表：根据表中的数据可得出封闭气体的压强p与体积V的数学关系式为：p＝，当小明不推拉活塞时，注射器内的空气体积为。四、综合题10．如图所示高压锅的示意图，锅盖上有一个空心柱为排气孔，空心柱上戴着一个帽子为限压阀，当高压锅内气体的压强超过安全值时，锅内气体就会冲开限压阀，气体跑出一部分，使锅内气压减小．现有一个直径为24cm，空心柱小孔的横截面积为10mm2，限压阀的质量为80g的高压锅，要用它来煮饭，若当时的大气压为1.0×105Pa．下表为不同气压下水的沸点：g取10N/kgp/105Pa0.981.011.131.291.481.691.802.00t/℃99100103107111115117120（1）高压锅是一种实用的厨具，登山队很喜欢使用它，因为在高原上，气压__________（填“高于”或“低于”）一个标准大气压，水在未达到100℃时开始沸腾．用高压锅煮饭，可以增大锅内气体的压强，使水的沸点___________（“升高”或“降低”），从而使饭菜熟得更快；如果想降低锅内液体的沸点，使高压锅能更安全使用，可以再配一个质量比原来的限压阀____________（选填“大”或“小”）的新限压阀．（2）下列说法中正确的是()A．水沸腾时，水中产生大量的气泡，上升，变小B．当锅密闭工作时，锅内气压越大，水的沸点越高C．高压锅的手柄较宽大是为了增大手柄对手的压强D．高压锅气阀上方的“白气”是汽化现象（3）此高压锅内气体达到的最大压强_________Pa，查表可知，锅内水的最高温度能达到_________℃．11．阅读短文，回答问题。负压病房新冠肺炎疫情期间，火神山医院和雷神山医院的负压病房是救治重症患者及保护医护人员的重要建筑。负压病房是指病房内的气压低于病房外的气压，以便病房外的新鲜空气可以流进病房，而病房内被患者污染过的空气不会泄露出去，