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大气压强

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液体的内部是存在压强的,气体有压强吗?大气压强存在吗?这个问题其实困扰了人类很长的时间。

上一节9.2《液体压强》中我们阐述了,由于液体具有重力与流动性,存在压强。同样作为气体,地球表面的大气层也具有重力和流动性,产生大气压强

王尚老师录制了13段教学视频,供同学们免费学习

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大气压强的存在

吸盘说明大气压强存在

大气压存在的案例:

1.塑胶吸盘能够吸附在光滑的天花板上,可在吸盘上扎一个小孔与大气相连之后,就掉下来。

2.悬空倒置的塑料管内存有一定量的水,当用手封住上端时,并将塑料管置于数值方向,其内的水不会向下流出。塑料管上端打开后,水就回流出来。

类似的案例还有很多,这些都说明大气压是存在的。下面,我们再来借助历史上著名的马德堡半球实验来进一步说明大气压强的存在。

马德堡半球实验

马德堡半球实验验证了大气压强的存在

 

1654年时,当时的马德堡市长格里克进行的一项科学实验,目的是为了证明大气压的存在。

格里克用黄铜做了两个半球壳,合在一起(形成一个球壳),并向球壳内灌满水;然后把水全部抽出,使球内形成真空。

格里克找来四个马夫,牵来十六匹高头大马。

在球壳的两边(两个半球)各拴八匹马,来尝试用马的拉力将紧贴在一起的两个半球壳拉开。

四个马夫扬鞭催马、背道而拉,好像在拔河似的。四个马夫,八匹大马,都搞得浑身是汗。但是,铜球仍是原封不动。

通过实验,我们会产生这样的疑惑:是什么力将两个铜球壳如此紧密的贴在一起呢?

马德堡半球受力分析

压力公式F=pS,有大气压就有大气的压力。

 

由于外界大气压力的作用,有力、有接触面积,就有压强。

马德堡半球受力分析

马德堡半球实验中,将两个半球内的空气抽掉,使球内的空气分子的数量下降,内部大气压急剧减小。

因此,球壳内不存在气体(或及其少量的气体),也就不存在压强,而周围的空气是存在压强的。

对半球进行受力分析(另外半球受力情况对称),如上图所示,显然大气压将两个半球积压在一起。

 

马德堡半球实验的结论

马德堡半球受力分析

抽掉的空气越多,其内部的压强就越小。半球内部没有压强,而外部所受“周围大气挤压的力”,将两个半球紧紧地挤在一起,不容易被拉开。

这部分内容建议查看王尚老师视频讲解。

马德堡半球实验证明:大气压强是存在的,并且十分强大。

然而大气压的数值到底是多少?我们下面来分析托里拆利的实验。

知识拓展阅读:气体压强的微观意义

大气压强的测量-托里拆里实验

大气压强的数值,最早是由意大利科学家托里拆利做的。其测量方法是:

1.取一根一端开口,一端封闭的1米的玻璃管,往里面注满水银。

2.将开口一端朝下,浸没在水银槽中,且将玻璃管竖直放置。调整位置后发现管顶出现真空。

3.用刻度尺测出水银柱的高度,即得所测的大气压的值。

从托里拆利实验结果推导大气压标准值

托里拆利通过测量发现:在一个标准大气压下,水银柱的高度为760mm。

由托里拆利实验推导大气压强数值

我们依据的是受力平衡(或压强平衡),对760mm水银柱而言,其重力与大气压的“推力”相抵消。

受力平衡的方程为ρgSh=p0S

约去上述方程的S后,可知p0=ρgh

由于水银的密度ρ、重力质量比g均为常数,因此水银柱的高度,可以直观反映出来大气压强的大小。

即水银柱高度越高,大气压力就越大。

托里拆利实验的一些说明

托里拆利实验

如果将玻璃管倾斜,结果管内水银柱的长度会增加,竖直高度不会变,不会影响实验结果。

如果把做实验的玻璃管换粗些或细些,不会影响实验结果。

如果把玻璃管换成比1m长得多的,只要管内水银柱上方保持真空,管内竖直高度就不会变。

如果把玻璃管在水银槽中提起或深入一点(管口始终不离开槽中水银面),不影响实验结果。

当混有少量空气,水银柱降低,测量结果偏小。

为何混入少量空气,测量结果会变

托里拆利实验混入空气

混入空气,那么托里拆利实验的平衡方程将会发生变化。

对比我们前面的平衡方程:ρgSh=p0S;

这时候的平衡方程将变为:p1S+ρgSh=p0S;

上述公式中p1的指的是混入空气后,玻璃管上部稀薄空气内的压强数值。

因此,测量的h数据会变小

大气压强的数值

(1)760mm水银柱;

(2)1.01×105Pa;

 

《大气压强》基础知识巩固题

1、概念:       叫做大气压强,简称       。产生原因       。大气压的存在——证明实验:       

2、大气压的实验测定:       实验。(1)实验过程:在长约       、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,放开堵管口的手指后,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为       。(2)结论:大气压p=760mmHg=1.01×105Pa(其值随着外界大气压的变化而变化)。(3)       叫一标准大气压。

3、大气压的特点:       。大气压随高度的增加而       ,且大气压的值与地点、天气、季节的变化有关,一般说来,       。大气压的测量工具:气压计。应用:活塞式抽水机、离心水泵等。沸点和大气压的关系:液体的沸点,气压减小时沸点       ,气压增大时沸点       

4、高压锅煮粥,熄火后用冷水将其冷却,拿去限压阀后打开锅盖,可以看到锅内的粥仍然在沸腾,普通铝锅却看不到这样的现象。这是因为熄火后,锅内的温度       100摄氏度,冷却后锅内的气压       为开锅时的气压,所以重新沸腾。

5、民间常用一种“拔火罐”的方法治疗腰腿疼痛,拔罐子时,先用火将小罐里的空气加热,然后将罐子迅速扣在病人的皮肤上,等冷下来后,罐子就会吸附在皮肤上。将罐子取掉后,可观察到皮肤上被“拔”的部分留下了圆形的凸出皮肤的血印,这说明大气有       ,人体内部也有       

6、夏天热而闷,使人感觉透不过气来,这是因为       

7、从商店买来的玻璃瓶装的罐头食品,如果直接用手拧金属盖子,很难将其打开,但如果用螺丝刀杆将盖子边缘撬一撬,使空气流入瓶内,再用手拧,很容易将盖子拧开。这主要是       的结果。

8、在托里拆利实验中,如果玻璃管倾斜放置,则测出的大气压值跟实际大气压值相比       

9、做托里拆利实验时,发现测量的结果比实际值偏大,其原因可能是       

A、管子细了一点

B、管内混入了空气

C、往槽中加了水银

D、管子倾斜了,读数时将管内的水银柱的长度当成了大气压的值

10、人体表面积约为2m2,当大气压为1个标准大气压时,人体表受到大气的总压力是       N,这么大的压力人却没有被压坏,是因为       

《大气压强》基础知识巩固题答案

1、大气对浸在它里面的物体的压强   大气压   空气受重力并且具有流动性   马德堡半球实验

2、托里拆利   1m   760mm76cm水银柱产生的压强

3、空气内部向各个方向都有压强,且空气中某点向各个方向的大气压强都相等   不均匀减小   晴天大气压比阴天高,冬天比夏天高   降低   升高

4、高于   降低

5、压强   压强

6、这种天气气压低的缘故

7、大气压、杠杆

8、偏大

9、D

10、2.02×105   人体内外压强相等

参考文献

初中物理知识点总结

http://chuzhongwuli.com

本文内容与物理知识体系关系

初二下学期物理知识点→9.0《压强》→9.1《大气压强

关键词:大气压强,托里拆里实验

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