初中八年级科学大气压强知识清单（浙教版）

初中八年级科学大气压强知识清单（浙教版）一、大气压强的基本概念与存在证明（一）大气压强产生的原因【基础】【重点】大气压强，简称大气压或气压，是指大气层中的空气由于受到地球引力的作用，同时空气又具有流动性，因此对整个大气层中的物体表面产生的压强。这与液体压强产生的原因类似，二者均因重力且具有流动性而形成。地球周围被厚厚的空气层包围，这个空气层称为大气层。大气层的高度约为数千千米，其质量巨大，对地面附近物体的压强也就非常显著。正如液体内部向各个方向都有压强，大气内部同样向各个方向都有压强。（二）证明大气压强存在的经典实验【高频考点】【热点】大气压强的存在虽然看不见、摸不着，但可以通过一系列生动有趣的实验来验证。这些实验不仅是科学史上的重要里程碑，也是中考中常见的考查素材。1.马德堡半球实验（1654年，德国马德堡市市长奥托·冯·格里克）▲这是历史上最早且最著名的证明大气压强存在的实验。格里克将两个直径为30多厘米的空心铜半球紧密贴合，抽去球内的空气，然后用两支庞大的马队分别向相反方向拉拽两个半球。结果，16匹马用尽全身力气，最终才在“砰”的一声巨响中将两个半球拉开。这个实验生动且极具震撼力地向世人展示了大气压不仅存在，而且其力量是巨大的。该实验证明了大气压的存在，同时表明大气压强是很大的。2.覆杯实验（或纸片托水实验）【必做实验】▲取一只透明的玻璃杯，装满水，确保杯口没有气泡。用一张比杯口稍大的硬塑料片或厚纸片盖住杯口，用手按住纸片，将杯子迅速倒转过来。松开手后，观察到纸片不会掉下来，水也不会洒出来。分析：杯子装满水排出了空气，倒置后，纸片在大气压的作用下被紧紧地压在杯口，正是大气压强托住了纸片和杯内的水。如果将杯口朝向各个方向转动，纸片依然不掉，这有力地证明了大气向各个方向都有压强。3.瓶吞鸡蛋实验▲将一张点燃的纸条迅速投入一个瓶口略小于鸡蛋直径的细口瓶中，待纸条燃烧片刻后，将一只剥了壳的熟鸡蛋小头朝下堵住瓶口。随着瓶内火焰熄灭，气体冷却，会观察到鸡蛋被慢慢地“吞”入瓶中。分析：纸条燃烧消耗了瓶内部分氧气，使瓶内气体减少，同时燃烧使瓶内空气受热膨胀部分逸出。当火焰熄灭后，剩余气体温度降低，压强减小，导致瓶内气压远小于外界大气压，于是鸡蛋在外界大气压的巨大压力下被压入瓶中。4.吸盘实验▲将塑料挂钩的吸盘用力压在光滑的墙面上，挤出盘内的空气，挂钩就可以承受一定的拉力而不脱落。分析：吸盘内的空气被挤出后，其内部气压接近于零，而吸盘外部受到整个大气层向下的巨大压强，正是这个外界大气压强将吸盘紧紧地压在了墙上。5.小试管上升实验▲在一支较长的试管中装满水，将一只略小的试管底部朝下放入大试管中。迅速将整个装置倒置过来，同时释放小试管。观察到小试管并不会掉下来，反而会在大试管中自动向上爬升。分析：倒置后，大试管内的水因重力下降，在大试管上部形成一段近似真空的区域。此时，小试管底部只受到外界大气压向上的作用，而小试管内部由于与大气相通，顶部受到向下的压强较小。这个向上的大气压力大于小试管自身的重力，从而将小试管推向上方。★【重要】【易错点】在解释上述实验时，核心逻辑总是归结于“内外/上下气压差”。即某个空间内部空气被排出或气压降低，而外部依然存在正常的大气压，这个压强差就产生了巨大的作用力。二、大气压强的定量测量【核心】【难点】大气压到底有多大？这是科学家们一直探索的问题。第一个用实验方法精确测出大气压值的，是17世纪意大利科学家托里拆利。（一）托里拆利实验【高频考点】【必考】托里拆利实验不仅测出了大气压的数值，更以其巧妙的思想——用液体压强来“等效替代”大气压强，成为物理学史上的经典。1.实验器材：长约1米、一端封闭的玻璃管，水银，水银槽，刻度尺。2.实验步骤：（1）将玻璃管内灌满水银，排尽空气。（2）用食指堵住管口，将玻璃管倒置后小心地放入盛有水银的水银槽中。（3）松开手指，管内水银面开始下降，并最终停止在某一高度。（4）用刻度尺测量出玻璃管内外水银面的竖直高度差h。3.实验现象与分析：当管内外水银面静止时，管内外水银面高度差约为760毫米。此时，管外水银面上方受到的是大气压强，这个压强支撑着管内760毫米高的水银柱。因此，管内水银柱产生的压强就等于外界大气压的数值。根据液体压强公式p=ρghp=\rhoghp=ρgh计算：p=ρ水银gh=13.6×103 kg/m3×9.8 N/kg×0.76 m≈1.013×105 Pap=\rho_{\{水银}}gh=13.6\times10^3\,\{kg/m}^3\times9.8\,\{N/kg}\times0.76\,\{m}\approx1.013\times10^5\,\{Pa}p=ρ水银​gh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m≈1.013×105Pa（二）标准大气压国际上规定，把等于760毫米水银柱所产生的压强的大气压，称为1标准大气压（atm）。1 标准大气压=1.013×105 Pa1\,\{标准大气压}=1.013\times10^5\,\{Pa}1标准大气压=1.013×105Pa在粗略计算中，标准大气压通常可以取作1.0×105 Pa1.0\times10^5\,\{Pa}1.0×105Pa。这个数值有多大？它相当于在每平方厘米的面积上，大约要承受10牛顿的压力，即相当于1公斤物体的重力。（三）对托里拆利实验的深度理解与常见考向【难点】【易错点】围绕托里拆利实验，中考中经常会出现一些变式和辨析题，需要深刻理解实验原理。1.若将玻璃管倾斜，管内水银柱的长度会增加，但管内外水银面的竖直高度差h保持不变。☆【分析】大气压支持的是竖直方向上的水银柱，其产生的压强只与竖直深度有关。2.若改用更粗或更细的玻璃管，水银柱的高度差h不变。☆【分析】液体压强与容器横截面积无关，只与深度和液体密度有关。3.若在操作时不慎将少量空气混入管中，则测得的水银柱高度差h会偏小。☆【分析】混入的空气会产生向下的压强，导致水银柱下降来平衡大气压，即p大气=p水银柱+p空气p_{\{大气}}=p_{\{水银柱}}+p_{\{空气}}p大气​=p水银柱​+p空气​，因此水银柱压强小于大气压，高度差减小。4.若在管顶开一小孔，则管内水银柱会迅速下降至与水银槽内液面相平。☆【分析】开孔后，管内外均与大气相通，形成连通器，水银在重力作用下流回槽中。5.若将装置拿到高山上进行实验，水银柱高度差h会减小。☆【分析】大气压随海拔高度的增加而减小。（四）其他测量方法——粗略测量大气压【拓展】【动手能力】除了托里拆利实验，在中学生实验中，还常用弹簧测力计和注射器来粗略测量大气压的值。1.实验器材：2mL或5mL的塑料注射器、弹簧测力计、刻度尺。2.实验原理：p=F/Sp=F/Sp=F/S。当活塞刚好被拉动时，弹簧测力计的拉力F近似等于大气对活塞的压力。活塞的横截面积S可以通过读取注射器的最大容积V和刻度部分长度L来计算，S=V/LS=V/LS=V/L（注意单位换算）。3.实验步骤与注意事项：（1）将注射器活塞推至顶端，排出空气，然后用橡皮帽堵住小孔。（2）用弹簧测力计沿水平方向缓缓拉动注射器筒，当活塞刚开始滑动时，记录弹簧测力计的示数F。（3）用刻度尺测出注射器全部刻度的长度L，并读出注射器的容积V。（4）计算大气压：p=F/S=FL/Vp=F/S=FL/Vp=F/S=FL/V。★【重要】【易错点】该方法测量结果往往偏小，主要原因是：①注射器筒内空气无法完全排尽；②活塞与筒壁之间存在摩擦（注：若考虑摩擦，结果可能偏大或偏小，需具体分析）。这是中考实验探究题的重要考点。三、大气压强的变化规律及其影响（一）大气压随海拔高度的变化【基础】大气压不是固定不变的，其最重要的变化规律是随海拔高度的增加而减小。原因在于，越往高处，空气越稀薄，空气密度变小，大气层的厚度也变薄，因此产生的压强也就越小。在海拔3000米以内，大约每升高10米，大气压减小100帕。（二）大气压与沸点的关系【热点】【生活应用】实验表明，一切液体的沸点，都是随着液体表面气压的减小而降低，随着气压的增大而升高。1.高压锅原理：通过密闭锅体，在加热过程中使锅内水蒸气无法散逸，导致锅内气压升高，从而使水的沸点超过100℃。这样就能在更高温度下烹饪食物，大大缩短了烹饪时间，并能更充分地煮熟食物。2.高山上煮饭难：在高原地区，海拔高，气压低，水的沸点低于100℃，例如在西藏部分地区，水在80多℃就可能沸腾。用普通的锅煮饭，水虽然沸腾了，但温度达不到100℃，米饭难以煮熟，需要用高压锅来解决。（三）大气压与天气的关系通常情况下，同一地区，晴天气压比阴雨天高，冬天气压比夏天气高。气压的变化也是天气预报的重要依据之一。（四）气体压强与体积的关系【重要】【拓展】在温度不变的条件下，一定质量的气体，体积减小，压强增大；体积增大，压强减小。这就是玻意耳定律的定性表述。1.打气筒：压下活塞时，筒内空气体积减小，压强增大，当气压大于轮胎内气压时，空气被压入轮胎。2.吸气与呼气：吸气时，胸腔扩张，肺部体积增大，内部气压降低，小于外界大气压，空气被压入肺中；呼气时，胸腔收缩，肺部体积减小，内部气压增大，大于外界大气压，气体被排出。四、大气压在生活中的应用【素养】【跨学科】大气压在日常生活、生产和科技中有着极其广泛的应用。理解这些应用背后的原理，是学习压强知识的重要目标。（一）活塞式抽水机（吸取式抽水机）【跨学科实践】【工程】活塞式抽水机是利用大气压将水抽上来的最典型的机械之一。1.主要结构：由抽水筒、活塞、两个单向阀门（阀门A和阀门B）、进水管和出水管组成。活塞与筒壁紧密贴合，能够上下移动。2.工作原理（以提水过程为例）：（1）提起活塞时，活塞下方的空间体积增大，气压减小，形成局部低压区。此时，下方阀门B受到下方大气压（作用在进水管水面上）和上方低压的双重作用而打开，而上方的阀门A在自身重力和上方空气压力作用下关闭。水在外界大气压的作用下，被压入进水管，进入圆筒下部。（2）压下活塞时，活塞下方的水受到压缩，体积减小，压强增大。这个增大的水压使下方的阀门B关闭，同时冲开活塞上的阀门A，水便通过阀门A流到活塞的上方。（3）再次提起活塞时，活塞上方的水被抬升，从出水口流出。同时，活塞下方再次形成低压区，再次将井下的水抽入圆筒。如此循环往复，实现连续抽水。★【重要】活塞式抽水机理论上最大能将水抽上的高度不超过10.3米。因为1标准大气压最多只能支持约10.3米高的水柱（h=p/(ρg)=1.013×105/(1×103×9.8)≈10.3 mh=p/(\rhog)=1.013\times10^5/(1\times10^3\times9.8)\approx10.3\,\{m}h=p/(ρg)=1.013×105/(1×103×9.8)≈10.3m）。（二）吸管喝饮料当我们用嘴吸吸管时，吸管内的空气被吸走，导致吸管内气压下降，低于外界大气压。这时，外界的大气压就会将饮料压入吸管，从而进入口中。并非我们“吸”上来的，而是大气“压”上来的。（三）钢笔吸墨水将钢笔的笔囊挤出空气后插入墨水中，松开笔囊，笔囊在弹性作用下恢复原状，内部体积增大，气压减小，外界大气压便将墨水压入笔囊。（四）输液器在医疗输液时，药液瓶（或袋）被悬挂在高处。瓶口的进气管使瓶内液面上方始终与大气相通，保证液面处气压为大气压。这样，药液便在大气压和液体自身重力的共同作用下，源源不断地通过输液管流入人体静脉。（五）真空吸盘吊车工业上用于搬运玻璃、钢板等重物的真空吸盘吊车，其原理与塑料吸盘相同。通过抽气装置使吸盘内形成真空，利用巨大的内外气压差产生的压力来牢牢“抓住”重物。五、考点聚焦与解题策略【应试指南】（一）常见题型与分值分布【命题趋势】在中考科学（物理）试卷中，大气压强部分通常占35分，题型涵盖选择题、填空题、实验探究题和简答题。考查内容主要集中在：1.大气压存在的现象解释（如覆杯实验、吸盘等）。2.托里拆利实验的原理、操作、误差分析（必考实验）。3.大气压随高度、沸点的变化及其应用（如高压锅、高原反应）。4.气体压强与体积的关系（如打气筒、呼吸）。5.综合应用大气压原理解释生活实例（如抽水机、吸饮料）。（二）解题步骤与答题模板对于解释大气压现象的简答题或选择题，可以采用“三步走”的答题模板：1.找对象：明确题目中哪个物体受到了大气压的作用（如纸片、吸盘、活塞、液面等）。2.析压强：分析该物体两侧（或内部与外部）的气压情况。哪一侧气压降低（或升高），形成了气压差？为什么会形成这个气压差？（例如：排出空气、气体被加热后冷却、体积变化等）3.说结果：说明在外界（或较大）大气压的作用下，物体产生了什么样的运动或状态。（三）典型例题精析例1：在托里拆利实验中，如果玻璃管顶端意外破裂了一个小洞，会出现的现象是（）A.管内水银面下降，但依然高于槽内水银面B.管内水银面迅速下降到与槽内水银面相平C.管内水银面喷出D.管内水银面保持不变【解析】玻璃管顶端破裂，空气进入管中，管内水银面上方也受到大气压的作用，使得管内外水银面不再存在压强差，水银在重力作用下会流回槽中，直至与槽内液面相平。正确答案为B。例2：用吸管能将牛奶“吸”入口中，这是由于（）A.吸管的吸力作用B.大气压的作用C.牛奶自身重力的作用D.口腔的吸力大于牛奶的重力【解析】吸牛奶的过程，本质上是吸走了吸管内的空气，使吸管内气压小于外界大气压，牛奶在外界大气压的作用下被压入口中。因此，直接原因是大气压的作用。正确答案为B。例3：住在青藏高原的人们用普通锅煮饭往往煮不熟，这是因为高原上______较低，导致水的沸点______。为了解决这个问题，可以采用______锅。【解析】海拔高，气压低，沸点降低，因此饭煮不熟。应采用高压锅，通过增大锅内气压来提高水的沸点。答案：气压；降低；高压。六、跨学科视野拓展【素养提升】（一）与地理学科的联系1.高原反应：当人从平原地区快速进入青藏高原等海拔地区时，由于外界气压降低，人体内压高于外压，会感到头痛、胸闷、呼吸困难，这就是高原反应。同时，由于气压低，空气中氧分压也低，人体会缺氧。2.风的形成：大气压的差异是形成风的直接原因。空气从高气压区流向低气压区，就形成了风。气压差越大，风速越大。（二）与生物学科的联系1.人的呼吸：前面提到的肺通气过程，其动力正是来自于肺内气压与外界大气压之差。呼吸肌的收缩和舒张改变了胸腔容积，进而改变了肺内气压，实现了气体交换。2.植物的蒸腾作用：叶片气孔张开时，水分蒸发到大气中，产生的蒸腾拉力是植物吸收和运输水分的主要动力之一，这个过程也涉及气压变化。（三）与工程技术的联系1.虹吸现象：利用大气压和液体压强，使液体从液面较高的容器通过一根管子越过一个高点，流到液面较低的容器中的现象。在古代农业灌溉和现代城市给排水系统中都有应用。2.真空技术：许多现代工业（如电子芯片制造、食品真空包装）都需要利用真空泵制造真空环境，其核心原理都是通过机械或物理方法排出一密闭空间内的空气，利用大气