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授课方法
讲授法、谈话法、讨论法、实验和实习作业法
学员授课过程
一、知识点
知识体系点睛
世界上证明大气压存在的实验很多,但最著名的该属马德堡半球实验,如果每匹马的力量相同,那么几匹马的力拉开了那个真空球?
大气压强
1.大气压的存在
以上实验说明,大气压强确实是存在的。
2.定义:
和液体一样,空气内部各个方向存在压强。
这种压强称为大气压强简称大气压或气压。
3.产生原因:
地球周围包围着厚厚的空气层(大气层),这些空气同样受到地球的吸引,同时空气是可以流动的,因此对浸在空气中的物体表面就产生了压强,并且与液体一样,在大气层内部向各个方向都有压强。
4.如何用大气压解释现象
为了能解释许多与大气相关的现象,必须分析有关物体内、外的气压变化,比较它们的作用效果。
如:
钢笔吸墨水必须先压吸水管上的弹簧片,排出空气,造成里面气压小于外部墨水面上的气压,这样气压差就使墨水被压进吸水管。
由此可见,用大气压解释现象时,要通过气压不平衡来观察分析。
注意区分大气压强和液体压强的异同:
共同点:
⑴都是由于重力产生;
⑵深度越深,压强越大;
⑶在同一位置,向各个方向的压强都相等;
⑷压强大小还跟气体和液体密度有关。
不同点:
⑴深度选择的基点不同,液体的深度以自由液面为准,大气压则以地平表面的压强为准,因人们生活在大气的底部,不可能以气体的上表面为基准;
⑵液体具有不可压缩性质,所以液体密度可视为上下均匀,气体具有可压缩性质,气体密度在高空与地表是不同的,所以气体压强不能用p=ρgh来计算某处压强。
大气压的测定――托里拆利实验
1.大气压到底有多大?
用什么方法可以测出来呢?
意大利科学家托里拆利首先用实验的方法测出了大气压的数值。
实验中玻璃管内水银面的上方是真空,管外水银面的上方是大气,因此,是大气压支持管内这段水银柱不下落,大气压的数值就等于这段水银柱所产生的压强。
测得的水银柱高为760mm,通常把这样大小的大气压叫做标准大气压:
ρ0=1.013×
105Pa,在粗略的计算中,标准大气压还可以取作105Pa。
A.水银柱产生的压强与大气压的关系:
玻璃管内水银柱上部的空间是真空时,水银柱产生的压强才跟大气压相等。
如果水银柱上方不是真空(如混入了空气),玻璃管无论怎样倾斜,水银都不可能充满玻璃管,这时,水银柱上方空气的压强加上水银柱产生的压强才等于外界大气压强。
B.不同液体由于密度不同,同样的大气压能支持的液柱高度就不同。
例如:
当外界大气压值为1标准大气压时,能支持水银柱高为760mm,换成水则高约为10.336m。
2.在生活中我们经常用专门的测量气压的仪器即气压计来测量大气压。
⑴水银气压计
托里拆力实验装置本身就能测气压,该装置就是气压计。
水银气压计比较准确,但携带不便,常用于气象站和实验室。
取一个瓶子,装上带色的水。
取一根两端开口的细玻璃管,在它上面画上刻度,使玻璃管穿过橡皮塞插入水中,从管子上吹少量的气体,使瓶内气压大于大气压强,水沿玻璃管上升到瓶口以上,这样就制成了一个简易的水银气压计(见右图)当大气压变大时,瓶内气压和大气压之差变小,管内液面降低。
当大气压减小时,瓶内气压和大气压之差变大,管内液面会升高。
(这就是简易气压计)
⑵金属气压计
生活中用得比较多的是金属盒式气压计,又叫无液气压计,例如氧气瓶上的气压计就是金属盒气压计。
金属盒气压计便于携带但误差较大。
(如图所示)
二、例题精讲
【例1】如图所示,用纸片盖上盛满水的杯口,再使杯口向下,水也不会流出来,主要是因为()
A.纸片很轻
B.水粘住纸片
C.空气有浮力
D.大气对纸片有向上的压力
【例2】我们每时每刻都要呼吸,利用胸部扩张和收缩的呼吸方式叫胸式呼吸,能正确描述胸式呼吸动作的是()
A.吸气时胸部扩张,肺内气压低于大气压
B.吸气时胸部收缩,肺内气压低于大气压
C.吸气时胸部扩张,肺内气压高于大气压
D.吸气时胸部收缩,肺内气压高于大气压
【例3】在冬天,装有一定量水的热水瓶过了一段时间后,软木塞不易拨出,这主要是由于()
A.瓶内气压大于大气压
B.瓶内气压小于大气压
C.瓶塞遇冷收缩
D.塞子与瓶口间的摩擦力增大
【例4】做托里拆利实验时,在下列情况下,会出现什么现象?
是否会影响实验结果?
⑴如果管子倾斜;
⑵把管子换成粗的或细的;
⑶把管子换成比1m长得多或短得多;
⑷把管子在水银中向上提起一点或深入一点;
⑸管子中混入少量的空气。
【例5】如图所示,将装满水的量筒口朝下没入水中,慢慢将量筒提升,在量筒口没有离开水面之前,量筒内水面位置将()
A.逐渐降低,但始终高于筒外水面
B.逐渐降低,保持与筒外水面相平
C.不降低,充满整个量筒
D.无法判断
三、习题
1.1654年5月8日,德国马德堡市市长奥托·
格里克,把两个直径30多厘米的
空心半铜球紧贴在一起,用抽气机抽出球内的空气,然后用两队马向相反
方向拉两个半球,16匹马拼命地拉
,这是由于
造成的,该实验叫做
实验。
2.做托里拆利实验时,用一根长约1米、一端开口的玻璃管,充满水银后,
将开口堵住倒插于水银槽内,则管中的水银液面会下降,降到一定高度时
水银柱将
。
如果将玻璃管倾斜,管中水银柱的长度将
,但水银柱液面所在的高度将
若用粗一点或细一点的玻璃管作这个实验,水银柱的高度将,这是因为在一定条件下,同一地区的大气压强
如果管顶破一小洞,管内水银将
3.2.5个标准大气压=
帕斯卡,100帕斯卡=
毫米汞柱高。
1个标准大气压=
厘米汞柱高。
4.大气压是由于
而产生的,大气压随海拔高度的变化而变。
随着海拔的升高,大气压强将
,随着海拔的降低,大气压强将
液体的沸点随大气压强的降低而
5.活塞式抽水机和离心式水泵能把低处的水抽到高处,它们都是利用来工作的。
6.在一端封闭的玻璃管中,装入一段长10厘米的水银,如果大气压强为75
厘米水银柱高,在图所示的三种放置情况下,管中封闭气体的压强:
甲是
厘米汞柱高,乙是厘米汞柱高,丙是
7.用水把两块平行的玻璃板之间的空气排开后,沿垂直玻璃板方向把它们分开,
必须沿垂直玻璃板方向作用很大的力,这是由于
的作用,两块玻璃越大,分开它们时的作用力
8.平原上生活的人在登山时,常会发生高山反应或叫高山病,在3千米以上会
头晕、头痛、恶心、呕吐、呼吸加快。
四肢麻木,造成这种现象的原因是
9.温度不变时,一定质量的气体,体积减小时
,体积增大时
二、选择题
1.有关大气压的说法,正确的是[]
A.大气压强等于760厘米水银柱高
B.大气压强的值在不同的地方是不同的
C.同一地方的大气压的值总是不会发生变化的
D.大气压随海拔的升高而增大
2.地球上大气压的存在是众人皆知的事实,但不是任何现象都能证实的,也
不是各种运动都能证明大气压的存在。
下面的几种说法中不能证明的是:
[]
A.活塞式抽水机的抽水过程B.离心式水泵的抽水过程
C.钢笔吸墨水D.车辆的行驶
3.测量大气压强可以采用一端封闭的玻璃管进行。
如果测量时是通过在管中
注入水进行的,则管的长度应是[]
A.1米左右
B.0.76米就可以了
C.与管的粗细无关,小于10米即可
D.管长大于10米
4.一个杯子的口径为10厘米,装满水后用硬纸板盖好,然后倒过来,水并没
把纸板压下,其原因是[]
A.水对纸板的粘结作用力造成的
B.杯口对板的粘力造成的
C.大气对板的向上压力大于杯中水的重力
D.上面的说法都不正确
5.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。
6.有一种用塑料或橡皮制造的挂衣钩,中间是一个空的“皮碗”,如图所示,
可以把它按在光滑的墙或玻璃上,在钩上再挂上几件衣服也不会掉下来,
这是因为[]
A.墙对它有吸力B.玻璃对它有吸力
C.衣钉对墙或玻璃有附着力D.大气压的作用
7.水银曲管气压计的构造如图所示,被封闭的一端是真空的,开
口的一端与大气相通。
根据图中所示的数据,这时大气压强为[]
A.90厘米水银柱高
B.75厘米水银柱高
C.85厘米水银柱高
D.难以读出,因无刻度
三、判断题(对的在题后面的括号内打“√”,错的在题后面的括号内
打“×
”)(12分)
1.活塞式抽水机是利用大气压抽水的。
[]
2.活塞式抽水机最高能将水抽到10.13米高的地方。
3.如果大气压能托起玻璃管中约13米高的酒精,则当时的大气压大约是1个
标准大气压。
4.茶壶的盖子上打一小孔的目的是减小壶内的压强,使壶内的压强等于外面
的大气压。
四、课后习题
1.用水平作用力F把物体压在竖直墙面上,物体处于静止状态.当力F增大一些,物体仍保持静止,则()
A.物体所受的重力增大
B.物体所受的摩擦力增大
C.物体对墙面的压强增大
D.物体所受的合力增大
2.甲、乙两个正立方体放在水平桌面上,它们对桌面的压强相等,压力之比为9:
4.则甲、乙的密度之比为()
A.2:
3B.3:
2C.1:
1D.4:
9
3.一只底面积为S的箱子,当放在面积为2S的水平桌面的中央时,箱子对桌面的压强为p;
当放在面积为S/2的水平凳面上时(凳面被箱子全部盖住),箱子对凳面的压强是()
A.0.5pB.pC.2pD.4p
4.如图4所示,a、b两个不同的实心圆柱体放在水平地面上,它们对地面的压强相等,则下列判断正确的是()
A.a的密度大,受的重力大
B.a的密度小,受的重力小
C.a的密度小,受的重力大
D.a的密度大,受的重力小
5.一个人在公园结冰的湖面上行走,压破冰面掉进了冰窟窿.工作人员需要接近冰窟窿去营救他.旁边有长、宽都差不多的梯子和木板,为了救人,应该()
A.立即跑向冰窟窿
B.将木板铺在冰上,从上面爬过去救落水者
C.将梯子铺在冰面上,从上面爬过去救落水者
D.从冰面上爬过去救落水者
6.有甲、乙两个正方体铁块,甲的边长是乙的1/3,如果甲放在乙上,则乙受到甲的压力、压强与水平地面受到乙的压力、压强之比是()
A.1:
3,9:
27B.1:
28,9:
28
C.1:
9,9:
28D.1:
10,10:
30
7.如图5所示,水平桌面上放着甲、乙、丙三个底面积相同的容器,若在三个容器中装入质量相等的水,三个容器底部所受水的压力()
A.甲最大B.乙最大
C.丙最大D.一样大
8.三个质量相同,底面积相同,但形状不同的容器放在水平桌面上,其内分别装有甲、乙、丙三种液体,它们的液面在同一水平面上,如图6所示.若容器对桌面的压强相等,则三种液体对容器底的压强()
9.如图7所示,两只容器分别盛有相同高度的酒精和水,在A、B、C三点中,液体产生的压强分别为pA、pB、pC,则下列有关pA、pB、pC的大小的关系,正确的是()
A.pA>
pB>
pCB.pA<
pB<
pC
C.pA=pB>
pCD.pA=pB<
10.如图8所示,甲、乙两容器间有一斜管相通,中间有阀门K控制,容器中装有水,且两容器中水面相平,则()
D
C
A.打开阀门K后,由于水受重力作用,水将从甲流到乙
B.打开阀门K后,由于b处的压强大于a处的压强,水将从乙流到甲
C.打开阀门K后,因为甲、乙两容器中液面高度相等,所以水不会流动
D.打开阀门K后,因为乙中的水多,所以从乙流到甲
11.研究压力的作用效果与哪些因素有关,某同学用若干个同种材料制成的不同物体放在同一水平细沙面上,进行了三组实验,并记录有关数据分别如表一、表二、表三所示.实验时,他仔细观察细沙的凹陷程度,并通过比较,发现每一组沙面的凹陷程度相同,而各种组却不同,第一组凹陷程度最大,第二组其次,第三组最小.
表一
实验序号
压力
/牛
受力面积
/厘米2
1
6.0
10
2
9.0
15
12
20
表二
4
3.0
5
4.5
6
表三
7
8
30
40
(1)分析比较实验序号1与4(或2与5、3与6)及观察到的现象,可得出的初步结论是.
(2)分析比较及观察到的现象,可得出的初步结论是:
当压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越显著.
(3)请进一步综合分析比较表一、表二、表三中的数据及观察到的现象,并归纳得出结论.
(a)分析比较;
(b)分析比较.
12.的质量为500千克,放在水平地面上,对地面压强不得超过2×
103帕,钢件底面积至少要多大?
当起重机用5050牛的力向上吊起此钢件,钢件受到的合力多大?
方向如何?
(g取10牛/千克)
13.演员体重为475牛,两只脚掌面积为150平方厘米,表演时足尖与地面的接触面积为9.5平方厘米;
大象的体重6×
104牛,每只脚掌面积600平方厘米.求:
(1)芭蕾舞演员足尖着地表演时和大象四脚着地站立时,各自对地的压强;
(2)芭蕾舞演员和大象能否都在封冻的河面上行走?
(封冻河面能承受最大压强为3.4×
105帕.)
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