初中科学八年级上册（浙教版）大气压强知识清单

初中科学八年级上册（浙教版）大气压强知识清单一、大气压强的存在与证明【基础】★（一）直观感知：大气压强的真实存在我们生活在一个被空气层层包裹的“大气海洋”底部。空气和液体一样，具有流动性，同时也受到地球引力的作用。因此，与液体内部存在压强类似，空气内部向各个方向也都有压强。这种由于空气的重力而产生的对浸在其中的物体的压强，称为大气压强，简称大气压或气压。我们无时无刻不承受着大气压的作用，之所以没有感觉，是因为人体内部也有向外的压强，与外部大气压达到了平衡。（二）经典验证实验【高频考点】▲1.马德堡半球实验（1654年，德国马格德堡市市长奥托·冯·格里克）：1.实验过程：将两个直径约30多厘米的空心铜半球密合，抽出球内空气，然后用两队马向相反方向拉球。2.实验现象：即使用了16匹骏马，每边8匹，都未能将半球拉开。当重新注入空气后，半球轻易就被分开了。3.实验结论：这个实验以惊人的方式向世人证明了大气压强不仅存在，而且非常巨大。【非常重要】1.覆杯实验：1.实验过程：在玻璃杯中注满水，用一张硬纸片盖住杯口，用手按住纸片，将杯子倒置过来，然后松开手。2.实验现象：纸片并没有掉下来，杯中的水也不会流出。3.受力分析：纸片受到自身向下的重力，以及杯中水对它的向下压力。它之所以没有下落，是因为外界大气对它施加了一个向上的压力。这个力托住了纸片和水。4.变式探究：将杯子向不同方向转动，纸片仍不掉落，证明大气向各个方向都有压强。1.瓶吞鸡蛋实验：1.实验过程：将点燃的浸过酒精的棉花放入一个广口瓶中，迅速将一个剥了壳的熟鸡蛋（略大于瓶口）放在瓶口上。2.实验现象：随着火焰熄灭，鸡蛋被慢慢地“吞”入瓶中。3.原理分析：棉花燃烧消耗了瓶内部分氧气，使瓶内气体减少、温度升高后又冷却，导致瓶内气压减小，远小于外界大气压。外界强大的大气压将鸡蛋压入了瓶中。1.吸盘实验：1.实验过程：将塑料吸盘用力按在光滑的墙面上，挤出盘内空气，然后放手。2.实验现象：吸盘被牢牢地“吸”在墙面上，需要较大的力才能将其拉下。3.原理分析：吸盘内的空气被排出，内部气压极小，外界大气压将吸盘紧紧地压在墙面上。若在真空罩中做此实验，抽气后吸盘会自动脱落，这从反面证明了大气压的存在。二、大气压强的测量【核心必会】（一）托里拆利实验——精确测量大气压的值【高频考点】【非常重要】这是历史上第一个精确测出大气压值的实验，由意大利科学家托里拆利在1643年完成。1.实验装置：一根长约1米、一端封闭的玻璃管，水银，水银槽。2.实验步骤：(1)在玻璃管内灌满水银，目的是排尽管内空气，确保倒置后管上方为真空（即托里拆利真空）。(2)用食指堵住管口，将玻璃管倒置后，小心地插入水银槽中。(3)松开手指，观察到管内水银面下降到一定高度后停止下降，此时管内外水银面的高度差约为760mm。3.原理分析（液片分析法）【难点】：在管外水银槽液面处，取一个静止的“液片”。这个液片受到两个方向的压强：1.向上：来自管外大气的压强（p0）。2.向下：来自管内水银柱产生的压强（p水银=ρ水银gh）。由于液片静止，两压强相等，即：p0=ρ水银gh。因此，只要测出管内外水银面的竖直高度差h，就能计算出大气压的值。1.标准大气压的值：托里拆利实验测得，在纬度45°、温度为0℃的海平面上，水银柱高度h=760mm=0.76m。代入公式计算：p0=ρ水银gh=13.6×10³kg/m³×9.8N/kg×0.76m≈1.013×10⁵Pa。1.标准大气压：通常把1.013×10⁵Pa的大气压叫做标准大气压。2.常用换算：1标准大气压=760mm汞柱（mmHg）=76cm汞柱=10.3m水柱（因为ρ水gh水=ρ水银gh汞，h水=(ρ水银/ρ水)×h汞=13.6×0.76m≈10.3m）。3.粗略计算：在一般的计算题中，若无特殊说明，通常取p0=1.0×10⁵Pa。1.托里拆利实验的常见变式与易错点分析【易错点】：(1)玻璃管倾斜：如果将玻璃管倾斜，管内水银柱的长度会增加，但竖直高度（h）保持不变。因为大气压不变，它能支撑的水银柱的高度就不变。(2)玻璃管粗细：换用更粗或更细的玻璃管，只要管内上方是真空，水银柱的高度不变。(3)玻璃管上提或下压：将玻璃管在水银槽中轻轻上提或下压（只要管口不离开水银面），管内水银柱的高度不变。(4)混入空气：如果实验前未将玻璃管灌满水银，导致管内混有少量空气，那么测量结果会偏小。因为管内空气也会产生一部分向下的压强，使得水银柱高度降低。此时：p0=p水银+p空气。(5)顶部破洞：如果在玻璃管顶部（水银面上方真空处）打一个小孔，那么管内外直接连通，形成连通器，水银柱会立刻下降，直至管内外液面相平。(6)不用水银而用水：若用水代替水银，则所需玻璃管的长度约为10.3m，操作起来极不方便，因此实验中不采用水。（二）估测大气压的方法——针筒法（简易气压计制作原理）【高频考点】这是一种利用二力平衡和压强定义式来粗略测量大气压的实验方法。1.实验原理：P=F/S。当活塞恰好被拉动时，可认为弹簧测力计的拉力（F）等于大气对活塞的压力。活塞的横截面积（S）可通过观察针筒上的刻度容积（V）和刻度部分长度（L）求得：S=V/L。2.实验器材：2mL或5mL的注射器、弹簧测力计、刻度尺、橡皮帽。3.实验步骤：(1)将注射器的活塞推至针筒底端，排尽内部空气，然后用橡皮帽封住注射器的小孔。这是为了防止漏气，保证内部接近真空。【重要】(2)用细线拴住活塞颈部，使线的另一端与弹簧测力计的挂钩相连，然后水平方向缓慢拉动注射器筒，当活塞开始滑动时，记下弹簧测力计的示数F。水平拉动是为了避免活塞和针筒的重力对实验产生影响。【重要】(3)用刻度尺测出注射器有刻度部分的长度L。注意：不是测注射器的全部长度。(4)读出注射器的容积V，计算活塞横截面积S=V/L。(5)计算大气压值：p=F/S=FL/V。4.误差分析【难点】：1.测量值偏小的原因：a.注射器内的空气没有排尽（这是最常见的原因）。残留的气体会对活塞产生向外的压力，导致拉力F减小。b.橡皮帽漏气。c.针筒的气密性不好。2.测量值偏大的原因：a.活塞与针筒壁之间的摩擦。拉动活塞时，除了要克服大气压力，还要克服摩擦阻力，导致测得的拉力F偏大。b.改进方法：为减小摩擦的影响，可以在活塞上涂抹凡士林，既可润滑，又可增强气密性。为评估摩擦的影响，可取下橡皮帽，测出匀速拉动活塞时的拉力，此力即为摩擦力大小，然后在计算时从总拉力中减去。（三）气压计用来测量大气压的仪器。1.水银气压计：测量准确，但携带不便。2.金属盒气压计（无液气压计）：主要部分是一个用弹性钢片制成的波纹状真空金属盒。气压变化时，金属盒厚度发生变化，通过传动机构带动指针转动。携带方便，但精确度稍低。航空用的高度计就是根据大气压随高度变化的原理，由金属盒气压计改装而成。三、大气压强的变化规律及其应用（一）大气压与海拔高度的关系【基础】★1.变化规律：大气压随海拔高度的增加而减小。2.原因：越到高空，空气越稀薄，空气的密度越小，大气层的厚度也越小，因此大气压越小。3.粗略估算：在海拔3000米以内，大约每升高10米，大气压减小100Pa。4.生活实例：高原反应（头晕、胸闷），是因为高原气压低，空气稀薄，人体缺氧；高原上用普通锅煮不熟饭，是因为气压低，水的沸点降低。（二）大气压与天气的关系【拓展视野】1.变化规律：同一地区，在同一海拔高度，晴天的气压一般比阴雨天高，冬天的气压比夏天高。2.原因：1.晴天空气干燥，密度较大；阴雨天空气中水蒸气含量多（水蒸气分子量18，小于干空气平均分子量29），空气密度较小，气压较低。2.冬天空气温度低、密度大；夏天空气温度高、密度小。1.应用：气象学中，通常根据气压的变化来预测天气。气压突然降低，预示着阴雨天气即将来临；气压持续升高，预示着天气将转晴。（三）大气压与液体沸点的关系【高频考点】▲1.实验探究（烧瓶实验）：1.现象1：给盛有水的烧瓶加热至沸腾后，移去酒精灯，水停止沸腾。2.现象2：用橡皮塞塞紧瓶口，将烧瓶倒置，向瓶底浇冷水。观察到瓶内的水重新沸腾起来。3.原理分析：浇冷水后，烧瓶内水蒸气遇冷液化，瓶内气压降低，导致水的沸点降低。此时水的实际温度高于该气压下的沸点，因此水再次沸腾。1.结论：液体的沸点与气压有关。气压增大时，沸点升高；气压减小时，沸点降低。【非常重要】2.应用实例：1.高压锅：利用密封锅盖限制锅内水蒸气的排出，使锅内气压高于1标准大气压，从而提高水的沸点（一般可达110℃120℃），使食物更快煮熟。【难点】高压锅限压阀的作用就是通过自身重力控制排气，从而稳定锅内压强。2.低压锅：在高山上，由于气压低，水的沸点低于100℃，食物难以煮熟，必须使用高压锅。3.制药行业：有些药物在高温下会被破坏，因此在生产中采用“减压蒸馏”的方法，通过降低气压来降低液体沸点，使药液在低温下汽化、浓缩。四、流体压强与流速的关系【热点】（一）基本规律【非常重要】1.定义：具有流动性的液体和气体，统称为流体。2.规律（伯努利原理）：流体在流速越大的地方，压强越小；流速越小的地方，压强越大。（二）经典实验验证1.纸条实验：用手捏着两张纸条的上端，让它们自然下垂，在两张纸条中间向下吹气。观察到两张纸条向中间靠拢。解释：中间空气流速大，压强小，外侧空气流速慢，压强大，将纸条压向中间。2.乒乓球实验：将两个乒乓球放在两根平行的筷子中间，用吸管向它们中间水平吹气。观察到两个乒乓球向中间靠拢。3.漏斗吹乒乓球：在倒置的漏斗口放一个乒乓球，从漏斗口向下用力吹气，发现乒乓球不仅不会掉下去，反而被“吸”在漏斗口。解释：吹气时，乒乓球上方空气流速大，压强小；下方空气几乎静止，压强大，这个向上的压力差托住了乒乓球。（三）生活中的应用与解释【高频考点】【解题关键】1.飞机升力的产生【必会】：1.机翼形状：上表面呈弯曲的流线型（上凸），下表面比较平直。2.流速分析：飞机前进时，空气相对飞机向后高速流过机翼。由于上表面凸起，路程长，空气流速快；下表面平直，路程短，空气流速慢。3.压强差：根据流体压强与流速的关系，机翼上方的压强小，下方的压强大，从而产生了一个向上的压强差，即压力差。这个压力差就是飞机的升力。【重要】4.注意：升力是压力差，不是浮力。1.火车站台安全线：当列车高速驶过时，带动周围空气流速加快，导致靠近列车一侧的气压减小。如果人离得太近，身后（远离列车一侧）的大气压就会将人推向列车，造成危险。因此，乘客必须站在安全线（黄线）以外候车。2.两船并行相撞：两艘船并排同向高速航行时，两船之间的水流通道变窄，水流速度加快，压强减小。而两船外侧水流速度慢，压强大。这个压强差会把两船推向中间，导致相撞。因此，航海规定，船只并行时要减速并保持足够距离。3.“过堂风”吹开门帘：当风从门帘外侧快速吹过时，门帘外侧气压减小，而门帘内侧气压相对较大，将门帘向外推出。4.汽车天窗的使用：当汽车高速行驶时，打开天窗，车外空气流速快，压强小，车内空气流速慢，压强大，因此车内浑浊的空气会被“抽”出车外，起到换气的作用。5.足球中的“香蕉球”：运动员踢出旋转的球时，球一侧的空气相对于球的速度大，另一侧速度小，从而在球的两侧产生压强差，使球的飞行轨迹发生弯曲。五、大气压在生活中的广泛应用【基础】★（一）利用大气压工作的常见器具1.吸尘器：通过电机高速驱动风机叶轮旋转，使吸尘器内部被抽成部分真空，形成瞬时低压区。外界含有灰尘的空气在大气压的作用下，通过吸嘴、管道被压入吸尘器内部，经过滤后排出。2.活塞式抽水机（吸取式抽水机）【重要】：1.工作原理：利用大气压将水压入抽水机内。2.工作过程：提起活塞，阀门A关闭，活塞下方气压减小，外界大气压推开阀门B，水进入圆筒；压下活塞，阀门B关闭，水冲开阀门A进入活塞上方；再次提起活塞，活塞上方水被提升并从侧管流出，同时下方再次进水，如此循环往复。3.限制：理论上利用大气压能将水抽上的最大高度约为10.3米（因为1标准大气压只能支撑10.3米高的水柱）。1.离心式水泵：启动前必须向泵壳内灌满水（俗称“引水”），目的是排尽空气。启动后叶轮旋转将水甩出，使泵壳内形成真空区，外界水在大气压作用下推开底阀进入水管，被源源不断地提上来。2.真空压缩保存袋：用吸尘器或手动抽气泵抽出袋内空气，使袋内气压远小于外界大气压，外界大气压压迫袋体，从而压缩衣物棉被的体积，同时隔绝空气防潮防虫。3.吸盘挂钩、拔火罐、钢笔吸墨水、用吸管喝饮料等，其核心都是通过人为制造局部低压区，然后让大气压去完成“压”的工作。六、考点、考向与解题策略（一）常见考查方式1.选择题：考查基本概念、实验现象辨析、生活实例解释。2.填空题：考查托里拆利实验数据、标准大气压的值、简单的计算。3.实验探究题：重点考查“估测大气压值（针筒法）”、“探究流体压强与流速关系”、“探究气压与沸点关系”的实验步骤、原理、故障分析（误差分析）和改进措施。【非常重要】4.简答题与计算题：利用p=F/S进行简单计算，或结合二力平衡进行分析。（二）易错点与解题关键【难点】1.“吸”与“压”的区别：1.误区：很多同学认为是“吸”力把东西吸住了。2.正解：大气压总是“压”出来的。所有利用大气压的现象，本质上都是物体某侧气压降低，另一侧（通常来自大气）的压强相对较大，从而产生一个指向低压区的压力差或作用效果。不是“吸”，而是“压”。1.托里拆利实验高度判定：1.误区：误以为玻璃管倾斜时水银柱长度或高度会改变。2.正解：关键看竖直高度差（h），它是由大气压决定的，大气压不变，h不变。1.针筒测大气压的误差来源：1.偏小（常见）：漏气、未排尽空气。2.偏大（常见）：活塞与筒壁摩擦、未水平拉动（考虑了活塞重力）。1.升力与浮力的混淆：1.误区：飞机受到空气的浮力。2.正解：飞机升力是流体压强与流速关系产生的压力差，而浮力是物体上下表面由于流体（静止）压强差产生的合力。飞机机翼上下表面空气有相对运动，不适用浮力原理。1.沸点与气压关系表述：1.注意逻辑：是“气压变化引起沸点变化”，而不是“沸点变化引起气压变化”。解题时要说“气压增大，沸点升高；气压减小，沸点降低”。（三）典型例题精析（解题步骤示范）【例题1】在托里拆利实验中，如果玻璃管内混入少量空气，那么测出的大气压值将比实际值（）A.偏大B.偏小C.不变D.无法确定【解题步骤】1.审题：抓住关键词“混入少量空气”。2.模型构建：管内不是真空，有空气，则空气也会产生向下的压强p空气。3.受力分析（压强关系）：此时，外界大气压p0=p水银+p空气。4.推导：p水银=p0p空气。因为p空气>0，所以p水银<p0。5.结论：我们测量的是水银柱高度对应的压强p水银，它小于实际大气压p0，因此测量值偏小。6.答案：B【例题2】如图所示，从倒置的漏斗口用力吸气或向下吹气，乒