第1讲大气压力压强教师版.docx
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第1讲大气压力压强教师版
第1讲大气压力压强
大气压强的存在
生活中的应用
用吸管吸饮料吸盘挂钩真空包装食物活塞式抽水机涡轮式抽水机吸尘器
大气压强的测定
托里拆利实验(利用液体压强测定大气压)p大气=ρ液gh
规定能支撑76cm汞柱的大气压为一个标准大气压
p=1.013⨯105Pa
0
流体流速与压强的关系
1.流体(气体、液体)流速越快,压强越小.
2.流线型的地方流速更快.
【例1】如图所示,伸出你的双手,将双掌合拢,用力向内挤压,尽量排除手掌间的空气.两手掌猛然分开时,会感觉到有一种力量阻碍两手分开,这是因为.
【答案】受到大气压的作用
【例2】历史上证明大气压强存在的最著名的实验是
【答案】马德堡半球实验
【例3】小俊同学了解大气压强的存在后,回家做了如图甲的有趣的实验;然后他把杯子朝不同的方向转动,纸片仍然没有掉下来,如图乙,说明.
【答案】各个方向都存在大气压强.
【例4】如图所示的各种事例中,跟大气压无关的是()
【答案】D
☆生活中大气压强利.用.的例子:
①茶壶的盖上留一个小孔,水才容易倒出来②倒牛奶后面剪口可以将牛奶从锡纸包装中倒净.
【例5】小梅准备了热水和空矿泉水瓶,给大家演示了一个非常有意思的实验,你能解释一下她究竟是怎样将瓶子吸在手心上的吗?
【答案】先向空矿泉水瓶中加入热水,使瓶内充满热的水蒸气,之后倒掉瓶中热水,用手堵住瓶口,待瓶逐渐冷却后,瓶内热的水蒸气由于温度降低,体积减小,瓶内气压降低,低于外界大气压,内外压强差把空矿泉水瓶压在手心上.
【例6】老师用嘴对一个玻璃杯吸了几口气,杯子就能“挂”在老师的嘴唇上(虽
然嘴有些变形不好看了),原因是()A.唾液把瓶粘住了B.瓶内气压减小了C.瓶外气压增大了D.瓶子质量减小了
【答案】B
【例7】医院里护士在用注射器抽吸青霉素等密闭药瓶内的药液时,总是在针头插入瓶塞后先向瓶内推进一些空气,这样做的目的是()
A.便于摇匀药液B.用空气稀释药液C.便于抽吸药液D.防止针眼堵塞
【答案】C
【例8】小华感冒咳嗽,给她买了“双黄连口服液”.小华将口服液盒内特制吸管弄丢了,拿来一根饮料吸管插入瓶中,结果她费了很大的劲才把药液“吸”上来,后来她发现这两种吸管的形状不一样:
饮料吸管外壁光滑,口服液吸管外壁有棱,两种吸管的截面形状如图所示.请你运用物理知识解释为什么两种吸管“吸”药的效果不同.
放大后的饮料吸管截面图
放大后的药物吸管截面图
【答案】吸管插入药液瓶后,由于饮料吸管的外壁光滑,它与药液的橡胶瓶盖紧密接触,空气不能进入,因此很难“吸”上药液.而药液吸管的外壁是有棱的(或凸凹不平),利于空气的进入,药液在大气压的作用下被压入口中.
【例9】小丽在厨房帮妈妈做饭时发现菜刀上有两种孔,如图所示,她对这两种孔的作用不了解.请你给她解释圈中孔①、②的作用.
【答案】
(1)孔①是挂刀孔,用此孔把菜刀挂在墙上(或支架上);
(2)孔②为透气孔,在切菜的时候,透气孔中的空气会在菜刀和菜片之间形成一隔层,避免大气压在将菜片直接压紧在菜刀上而增大切菜阻力;同时菜片和菜刀之间的空气可使菜片脱落而不粘刀.
【例10】在做探究大气压强存在的实验时,小凯同学将酒精棉点燃放入瓶中,将去皮的熟鸡蛋堵住瓶口,如图所示.发现瓶子把鸡蛋“吞”了进去.因此,小凯认为是大气压把鸡蛋压入了瓶中.小哲不同意这个观点,他认为瓶中空气受热后,有部分空气跑到瓶外,瓶中空气稀薄,对鸡蛋的托力变小,鸡蛋是在重力作用下进入瓶中的.请你用小凯的实验器材,做实验证明,小凯的观点是正确的.
【答案】将酒精棉点燃放入瓶中,手拿着瓶子使瓶口向下,再将去皮的熟鸡蛋堵住瓶口.
实验现象:
鸡蛋照样“吞入”瓶中.
实验结论:
由于重力方向是向下的,鸡蛋向上运动,鸡蛋受的重力对鸡蛋进瓶没有帮助.鸡蛋完全是在大气压作用下进入瓶中的,所以小凯同学观点是正确的.
【例11】爱做实验的小明利用家中妈妈常用的马桶搋子、弹簧测力计、爸爸的卷尺这几样东西,在卫生间里粗略的测量出大气压强的值.请你帮我们想一想,他是怎样测出来的呢?
(说出主要原理和步骤吧!
)
【答案】用卷尺测出马桶搋子的直径,粗算出其表面积(S);挤出马桶搋子内部气体,并将其压在竖直墙壁上,再用弹簧测力计沿水平方向(马桶搋子把的方向)拉马桶搋子的把,记下马桶搋子刚好被拉开时弹簧测力计的示数(F),利用二力平衡,马桶搋子受到弹簧
测力计的拉力与大气压力等大,利用公式p=F,粗测出房间内的大气压.
S
☆利用皮碗(力的平衡)也可以粗测大气压强.如图所示.
【例12】如图所示,小川同学利用注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材测量大气压强的值.实验
步骤如下:
(1)把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用橡皮帽堵住注射器的小孔,这样做的目的是
(2)如图所示,用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部,使绳的另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,当注射器中的活塞刚开始滑动时,记下弹簧测力计的示数为8.2N.
(3)用刻度尺测出注射器的全部刻度的长度为cm,活塞的横截面积为cm2.
(4)测得大气压强的数值为Pa.
(5)小明了解到班内同学的实验误差普遍很大,有的偏大,有的偏小,请分析,该实验过程中导致误差的因素有(请写出两条).
【答案】
(1)排净空气(3)6.00左右即可0.75(4)1.09⨯105
力(偏大),或者排空气没有排净(偏小)
(5)活塞与注射器管壁有摩擦
【例13】小明利用如图所示的水银气压计,测量当地大气压强的大小,他将测量结果汇报给物理老师,老师告诉他测量结果偏小,你知道小明测量结果偏小的原因可能是下面哪一条()
A.玻璃管没有竖直放置B.玻璃管顶部混入少量空气C.水银槽内水银的液面太高D.玻璃管太粗,管内的水银太重
【答案】B本实验的测量结果与玻璃管的粗细、玻璃管是否竖直、水银槽内液面的高度等因素无关.但玻璃管顶部混有空气,管内空气会对水银柱产生向下的压强,使水银柱的高度变小,导致测量结果偏小.
【例14】如图所示的细管A内充满水,上端封闭,下端插在水槽中.若在B处用针钻一个小孔,当把针拔出后,管内的水将()
A.从小孔中喷出来B.全部下降至水槽中C.静止不动
D.在小孔以上的水不动,小孔以下的水下降至水槽中
【答案】D
☆拓展:
(1)上题中若在顶部扎空,液体全部下落.
(2)即使露在水银面上方的管只有26cm,在一个标准大气压下,液体对管内有向上的压强,大小为50cm-Hg的压强.若在管上方扎孔,管内水银仍然下落.
(3)如右图所示,在侧壁扎孔,上面的液体上升,下面的液体下落.
【例15】关于大气压变化的说法正确的是()A.气压计由山下到山顶,示数增大
B.晴天变雨天,气压计示数变大
C.一天中,在同一地区任何时间所测的大气压的大小相同
D.冬天比夏天气压计的示数增大
【答案】D
【例16】在制药时,为从溶液中提取抗菌素,要用加热的方法使水沸腾而除去水分,但抗菌素不能在超过80℃的温度下提取,由此可知水面上方的气压()
A.一定等于1标准大气压B.一定小于1标准大气压
C.一定大于1标准大气压D.可能等于2标准大气压
【答案】B
【例17】图为伽利略制造的第一个温度计,它可以测量气体的温度.若外部大气压不变,在气温发生变化时,球形容器内气体的体积随之发生变化,使玻璃管内液面上升或下降,从而测量出气温的高低.以下说法正确的是()A.当气温升高,球内气体体积膨胀,玻璃管内液面下降
B.当气温升高,球内气体体积缩小,玻璃管内液面上升C.当气温降低,球内气体体积缩小,玻璃管内液面下降D.当气温降低,球内气体体积膨胀,玻璃管内液面上升
【答案】A
【例18】如图,是自制的水气压计,把它由东宝山的山脚移至山顶,玻璃管中的水柱的高度变化情况是(瓶口密闭不漏气,移动过程中整个瓶子没有与外界发生热传递)()A.降低
B.升高C.先降低后升高D.先升高后降低
【答案】B
【例19】病人输液时,要让药液均匀滴注入体内,采用的装置就是()
【答案】B
☆教师拓展材料:
医院里的护士使用如左图所示的装置给患者输液.小雨发现照这样做法,护士为患者多次更换药瓶比较麻烦,于是就设计了右图所示的三瓶串接的方案.请分析回答:
(1)左图中药液为何会匀速滴下?
(2)右图中哪个药瓶中的药液先流完?
为什么?
【答案】1.如答图1为例说明输液过程:
开始时瓶中气体的压强大约是1个大气压,药瓶吊在高处,从瓶中液面到插在病人血管中的针头处有相当大的高度差,这段液柱产生的压强使针头处药液的压强较大,大于血管中的压强,药液自动流入血管.
药液流出使瓶中的(一定质量的)气体体积变大,压强降低,瓶中气体压强小于大气压,大气压强将空气从进气管压入瓶中,使瓶中空气的压强基本上保持在一个大气压(一个大气压相当于10.3m高水柱产生的压强,而在输液情况下液面升降幅度不足0.2m,可见压强相当稳定),使药液均匀地流下.
2.甲瓶的药液先流完.
☆教师解析:
因为甲、乙、丙三瓶采用串联的方式,其工作情况是这样的:
药液从丙瓶中流下,丙瓶中空气体积增大、压强下降,乙瓶中空气将乙瓶中药液压入丙瓶补充,使丙瓶液面保持不变.
药液从乙瓶中流至丙瓶后,乙瓶中空气体积增大、压强下降,甲瓶中空气将甲瓶中药液压入乙瓶补充,使乙瓶液面保持不变.
药液从甲瓶中流至乙瓶后,甲瓶中空气体积增大、压强下降,大气压将外界空气压入甲瓶,甲瓶中液面下降.
液体如此流动,直到甲瓶的药液全部流完,这时甲瓶中空气与外界直接连通,连接甲、乙两瓶的管子相当于甲瓶当初的进气管.
以后的过程是药液从丙瓶流入血管,乙管中药液流入丙瓶补充,空气流入乙瓶,直至乙瓶中药液流完,乙瓶与大气直接连通.然后才是空气直接进入丙瓶,直到丙瓶中药液逐渐流完.
【例20】如图是实际离心式水泵的示意图,箭头表示正常工作时叶轮转动的方向,示意图中正确的是()
ABCD
【答案】B
【解析】离心式水泵是利用大气压的原理来进行工作的,在工作过程中,是叶轮先将泵壳内的水
向上甩出,使泵壳内形成暂时的真空,大气压再将下面的水压上来,进入泵壳的.从这一角度我们可判断叶轮的作用和转动方向.
【例21】抽水机是利用来抽水的,如图所示为活塞式水泵的工作原理示意图,请完成下列填空.
甲图:
提起活塞时,阀门关闭,大气压迫使水推开阀门,进入圆筒.
乙图:
压下活塞时,阀门B,活塞下面的水推开阀门,涌入活塞上面.丙图:
再提起活塞时,阀门关闭,它上面的水从出水管,迫使水推开阀门B,水就进入.
【答案】大气压AB关闭AA流出大气压圆筒
☆补充练习:
离心泵和活塞式抽水机都是利用把水抽到高处的;在1标准大气压条件下,这两种抽水机最多能把水抽到m的高处.(g取10N/kg)
【答案】大气压,10
模块四大气压力、压强的计算问题
【例22】在大气压强p0=76cm水银柱的情况下,一端封闭的玻璃管内有h=10cm长的水银柱.在下述三种情况下,若水银柱静止,则玻璃管内
被封闭的空气的压强分别是多大()
(1)如图a所示,将玻璃管水平放置.
(2)如图b所示,将玻璃管开口向上竖直放置.
(3)如图c所示,将玻璃管开口向下竖直放置.
【答案】
(1)由二力平衡的条件可知p0S=p1S,则封闭气体的压强为:
p1=p0=76cmHg.
(2)以水银柱为研究对象,水银柱在竖直方向受到三个力作用:
重力ρghS、大气对它的竖直向下的压力p0S、被封闭空气对它的向上的压力p2S,水银柱静止时,则有
ρghS+p0S=p2S,p2=p0+ρgh=76cmHg+10cmHg=86cmHg.
(3)ρghS+p3S=p0S,p3=p0-ρgh=76cmHg-10cmHg=66cmHg.
【例23】如图所示,用长h厘米的水银柱将长l厘米的空气封闭在均匀玻璃管内,若将玻璃管倾斜.则管内水银柱的长度;气柱长度.(选填“变大”、“变小”或“不变”)
【答案】不变;变大
【例24】小熙同学家中使用的高压锅限压阀质量是0.07kg,压力锅排气孔的横截面积为10mm2;当他使用这个压力锅烧煮食物限压阀排气时,锅内最高气压能达到多少呢?
(测得当时的大气压是100kPa,g取10N/kg)
【答案】mg+p0S=pS解得:
p=1.7×105Pa
【例25】小明同学在倒置的漏斗里放一个乒乓球,用手指托住乒乓球.然后从漏斗口向下用力吹气,并将手指移开,如图所示,那么以下分析正确的是()
A.乒乓球不会下落,因为其上方气体流速增大,压强变大
B.乒乓球不会下落,因为其上方气体流速增大,压强变小C.乒乓球会下落,因为其上方气体流速增大,压强变大D.乒乓球会下落,因为其上方气体流速增大,压强变小
【答案】B
☆如果如下图从下面吹,乒乓球会不停地振动,但不会飞起.
【例26】2011年5月22日,一场大规模龙卷风袭击了美国密苏里州,造成重大人员伤亡.龙卷风的实质是高速旋转的气流,把地面上的物体或人畜“吸”起卷入空中.龙卷风能“吸”起物体的主要原因是()
A.龙卷风使物体受到的重力变小B.高速旋转的气流流速大,压强小C.龙卷风使物体受到的浮力变大D.高速旋转的气流流速大,压强大
【答案】B
【例27】你是否有这样的经历:
撑一把雨伞行走在雨中,如图所示,一阵大风吹来,伞面可能被“吸”翻上去,严重变形.下列有关这一现象及其解释,正确的是()
A.伞面被向下“吸”B.伞上方的空气流速大于下方C.伞上方的空气流速等于下方D.伞上方的空气流速小于下方
【答案】B
☆右图是机翼的模型,当飞机飞行时,迎面吹来的风被机翼分成两部分,在相同时间内,机翼上方气流通过的路程长,因而速度大,它对机翼的压强小;下方气流通过的路程短,因而速度小,它对机翼的压强大
【例28】草原犬鼠洞穴的横截面的示意图如图甲所示,洞穴有两个出口,一个是平的,而另一个
则是隆起的圆形土堆,生物学家不是很清楚其中的原因,他们猜想:
草原犬鼠把其中一个洞口堆成土包状,是为了建一处视野开阔的瞭望台,但是如果这一假设成立的话,它又为什么不在两个洞口都堆上土包呢?
那样不就有了两个瞭望台了吗?
实际上两个洞口的形状不同,决定了洞穴空气流动的方向,吹过平坦地面的风运动速度小,压强大;吹过隆起地面的风速度大,压强小.因此,地面上的风吹进了犬鼠的洞穴,给犬鼠带去了习习凉风,请回答下列问题:
(1)在图甲标出洞穴中空气流动的方向.
(2)试着运用上文提到的物理知识说明,乘客为什么必须站在安全线以外的地方候车?
如图乙所示
【答案】
(1)如图所示.
(2)运动的火车周围的空气流速大,压强小,乘客靠近运动的火车易发生事故,所以必须站在安全线以外候车.
【例29】回答下面问题:
(1)图中的两个实验现象说明气体的压强与什么因素有关?
有什么关系?
甲:
下垂的两张纸,向中间吹气,这两张纸相互靠拢.乙:
向饮料管A吹气,饮料管B中的液体会上升并从管口喷出.
(2)乒乓球前进过程中,由于不同的旋转方向会沿不同的径迹运动.右边的运动员用三种不同的击球方法把乒乓球击出,请判断图中1、2、3三条径迹哪一条是上旋球(图中沿逆时针方向旋转)的,哪一条是下旋球(图中沿顺时针方向旋转)的,哪一条是不转球的.说明你为什么认为上旋球应该沿着你所选的径迹运动.
【答案】
(1)气体的压强与气体的流速有关,气体流速越大,压强越小.
(2)1是上旋球,3是下旋球,2是不旋球.
【解析】
(1)从右往左击球的时候,空气相对球向右运动.若为上旋球,即当球逆时针旋转的时候,会带动旁边的空气随之逆时针转动,这样会使得上旋球上方的空气相对球向右的速度减小,下方的空气相对球向右的速度增大,结果导致球上方气压大于下方气压,因此,球受到向下的压力,沿弧线迅速下落,所以1是上旋球径迹.(如下图)
(2)而对于下旋球,由于球的旋转方向与上旋球旋转方向相反,这样会使得下旋球上方的空气相对球向右的速度增大,下方的空气相对球向右的速度减小,结果导致球上方气压小于下方气压,因此,球受到向上的压力,沿弧线缓慢下落,所以3是下旋球径迹.(3)不旋转的球的径迹应该居于上旋球和下旋球径迹之间为径迹2.
【例30】探究气体压强与流速关系的实验装置如图甲所示,其中两端开口的U形管中有适量的
水,U形管的左端通过橡皮管与玻璃管侧壁管口相连通.小华用电吹风机向玻璃管中吹风,风速为v1时,U形管内水面高度差如图乙所示;改变风速为v2后,U形管内水面高度差如图丙所示.比较乙、丙两图中U形管内水面高度差,可知风速v1v2(填“>”、“<”或“=”)
【答案】>
☆教师可以拓展的类似题目,如下图:
【例31】小明在假期中要外出旅游半个月,他担心家里盆景中的水会因蒸发而干掉,于是用了一个塑料瓶装满水倒放在盆景中,瓶口刚刚被水浸没,如图.他这样做为什么能使盆景中的水位保持一定的高度?
请用家里的器具按照这种方法试试看.生活中还有哪些地方可以用到这种方法?
【答案】当盆景水面因为蒸发,下降到瓶口以下,空气会从瓶口进入,占据水的空间,水会由于重力流出来,使得盆景的水面上升,再次没住瓶口,这样空气进不去了,由于有大气压,水也不能流了,如此往复,空气逐渐进人瓶中,瓶中的水逐渐下降.它实际上是一个自动控制装置,能达到小明所要的目的:
始终保持水量充足,即水平面的高度始终与瓶口持平.
【练1】在托里拆利实验中,若玻璃管中水银柱高度低于76cm,可能的原因是()A.将玻璃管向上提或向下压了
B.玻璃管粗了或细了,不适中
C.水银槽中水银多了,应倒些水银走
D.玻璃管放倾斜了一点
E.当地大气压低于一个标准大气压或实验场所地处高原
F.管内混有了少量空气
【解析】托里拆利实验是利用水银产生的压强来巧妙地表示大气压强的大小,因液体压强与容器的形状无关,在密度一定时,只与液体的深度有关,故可排出A,B,C.当管子倾斜时,管内的水银柱变长,但竖直高度不变,可排除D,当管内混有少量空气时,空气会对下
面产生压强,且有p气+p汞=p0,
压随着高度的增加而减小
【答案】E、F
ρ汞gh=p0-p气,故此时h值会低于76cm,大气
【练2】(第19届全国应用物理知识竞赛初赛)如图甲所示,煤气管道包括户外和户内两部分,二者之间连接着一只煤气表.工人师傅给每户安装完户内管道后,都要检查一下管道是否漏气.有一种检测装置如图乙所示,在两端开口的透明的U型管中装有水,当U型管两端压强相等时,两侧水面相平.检测时,关闭开关后,用力向用户管道口Y内吹气,然后迅速将U型管的一端Y与用户管道口Y相连接,U型管内水面出现高度差(如图丙所示).观察U型管中水面的变化可以判断户内管道是否漏气()
A.若水面高度差逐渐增大,则表明不漏气B.若水面高度差逐渐减小,则表明不漏气C.若水面高度差保持不变,则表明漏气D.若水面高度差保持不变,则表明不漏气
【答案】D
【练3】小明和小刚用薄纸条做了通过如上图所示的实验,小明说:
“气体
压强与气体的流动速度有关”.小刚说:
“是因为薄纸条轻造成的”.小明又找来一枚壹角钱硬币、与壹角钱硬币形状完全相同的轻泡沫片,他从以上两个器材中选择了器材,在写字台上给小刚又做了一个实验,证明:
气体的流动速度改变,气体压强随着改变.请你写出小明的主要实验步骤和相应的实验现象.
【答案】实验步骤:
(1)把壹角钱硬币放到干净的写字台上,小明从侧方用嘴吹硬币,当小明用较小的吹力吹硬币时,硬币翻转的距离较近.
(2)当小明用较大的吹力吹硬币时,硬币翻转的距离较远.(1、用轻泡沫片做实验不得分.2、其他答案只要合理同样得分)
18初二物理竞赛班·第1讲·教师版
足球中的“香蕉球”
如果你经常观看足球比赛的话,一定见过罚前场直接任意球.这时候,通常是防守方五六个球员在球门前组成一道“人墙”,挡住进球路线.进攻方的主罚队员,起脚一记劲射,球绕过了“人墙”,眼看要偏离球门飞出,却又沿弧线拐过弯来直入球门,让守门员措手不及,眼睁睁地看着球进了大门.这就是颇为神奇的“香蕉球”.
为什么足球会在空中沿弧线飞行呢?
原来,罚“香蕉球”的时候,运动员并不是拔脚踢中足球的中心,而是稍稍偏向一侧,同时用脚背摩擦足球,使球在空气中前进的同时还不断地旋转.这时,一方面空气迎着球向后流动,另一方面,由于空气与球之间的摩擦,球周围的空气又会被带着一起旋转.这样,球一侧空气的流动速度加快,而另一侧空气的流动速度减慢.物理知识告诉我们:
气体的流速越大,压强越小(伯努利方程).由于足球两侧空气的流动速度不一样,它们对足球所产生的压强也不一样,于是,足球在空气压力的作用下,被迫向空气流速大的一侧转弯了.
乒乓球中,运动员在削球或拉弧圈球时,球的线路会改变,道理与“香蕉球”一样.
初二物理竞赛班·第1讲·教师版19
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