八年級物理下冊 9.3 大氣壓強（解析版）

9.3大氣壓強（解析版）知識清單1.大氣壓強的存在；2.大氣壓強的變化；3.大氣壓強的應(yīng)用知識點1：大氣壓強的存在1.實驗探究：大氣壓強的存在示意圖過程和現(xiàn)象原因原因分析加熱裝有水的易拉罐，水開后密封易拉罐，冷卻后易拉罐變癟用嘴吸去管內(nèi)的空氣，就能喝到飲料盛滿水的杯子緊蓋一個硬紙片，倒置后，紙不掉，水也流不出來【探究歸納】人們生活中地球大氣中，大氣對浸在其中的物體有壓強。2.大氣壓強：像液體一樣，大氣壓強對浸在它里面的物體產(chǎn)生的壓強叫大氣壓強，簡稱大氣壓或氣壓。3.大氣壓強產(chǎn)生的原因：地球周圍的空氣因為受到地球的吸引而具有重力，因此對浸入大氣的物體產(chǎn)生壓強，同時因為大氣具有流動性，因而大氣內(nèi)部向各個方向都有壓強。4.大氣壓強的特點（1）大氣向各個方向都有壓強；（2）在同一高度向各個方向的壓強相等。5.平時感受不到大氣壓存在的原因大氣壓在我們周圍時刻存在著，但我們卻沒有感受到，這是因為人身體內(nèi)外空氣相通，身體各部位內(nèi)外所受的壓力相同，內(nèi)外平衡?！卣古鄡?yōu)最早證明大氣壓存在的實驗1654年，在德國馬德堡市的廣場上曾經(jīng)做過一個著名的馬德堡半球?qū)嶒?。人們把兩個銅制的空心半球合在一起，抽去里面的空氣，用兩只馬隊向相反的方向拉兩個半球。當(dāng)兩隊的馬匹共達到16匹時，才將兩個半球拉開。馬德堡半球?qū)嶒灢粌H最早證明了大氣壓的存在，而且說明了大氣壓強很大?！镜淅?】下列生活中的現(xiàn)象均與氣壓有關(guān)，其中一個利用的原理與另外三個不同的是（）。A．吸飲料B．拔火罐C．高壓鍋煮飯D．吸盤緊貼在墻面【答案】C。【解析】(1)用吸管吸飲料時，嘴內(nèi)的氣壓小于外界大氣壓，在大氣壓力的作用下被壓入嘴中。(2)拔火罐時，罐內(nèi)的氣壓小于罐外的大氣壓，大氣壓就將罐緊緊地壓在皮膚上。(3)高壓鍋密封好，鍋內(nèi)氣壓高于外面大氣壓，而液體的沸點與氣壓有關(guān)，氣壓越高沸點越高，所以高壓鍋內(nèi)水的沸點高于100℃，高壓鍋與大氣壓無關(guān)。(4)先趕出吸盤內(nèi)的空氣，使吸盤內(nèi)的氣壓小于吸盤外的大氣壓，外界大氣壓將吸盤緊緊壓在墻壁上。吸飲料、拔火罐、吸盤吸在墻上這三項都是利用了大氣壓來完成的，而高壓鍋是根據(jù)氣壓越高沸點越高來工作的。故選C。知識點2：大氣壓強的變化影響因素具體描述海拔（1）海拔越高，氣壓越小，在海波3000m內(nèi)，每升高10m，大氣壓越減小100Pa；（2）海平面附近的大氣壓越等于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。氣象（1）晴天的大氣壓比陰雨天的高；（2）冬天的大氣壓比夏天的高。教材深挖氣體體積與壓強的關(guān)系氣球被腳一踩，它的體積變小，球內(nèi)氣體的壓強增大，甚至?xí)馇驌纹?；堵住打氣筒出氣口，?dāng)打氣筒的活塞下呀一些后，筒內(nèi)的氣體體積減小，壓強增大，活塞越往下壓越費力。大量實驗表明：溫度不變時，一定質(zhì)量的氣體，體積減小、壓強增大，體積增大，壓強減小?！镜淅?】如圖所示的兩種實驗器材，圖甲：一個玻璃瓶，瓶中裝滿水，把一細玻璃管通過帶孔的橡皮塞插入瓶中，用手捏玻璃瓶時，發(fā)現(xiàn)玻璃管中液面升高，說明______，圖乙是自制氣壓計，從乙管子上端吹入少量氣體，水會沿管子______（選填“上升”或“下降”）?！敬鸢浮苛梢愿淖兾矬w的形狀；上升?！緶p小】[1]用手捏玻璃瓶時，給瓶子施加了力的作用，使瓶子的容積變小，所以會觀察到細玻璃管內(nèi)的液面升高，這一現(xiàn)象說明力可以改變物體的形狀。[2]自制氣壓計的工作原理是瓶內(nèi)封閉氣體的壓強等于大氣壓與管內(nèi)外液柱高度差產(chǎn)生的壓強之和。從管子上端吹入少量氣體，瓶內(nèi)氣壓增大，而外界大氣壓不變，所以水會沿管子上升。知識點3：大氣壓強的應(yīng)用1.活塞式抽水機的工作原理活塞式抽水機是利用大氣壓工作的，通過活塞在圓筒中往復(fù)運動不斷地將水抽取上來。2.生活中的“吸力”日常生活中的吸盤掛物中的“吸”、鋼筆吸墨水中的“吸”、吸管吸飲料的中的“吸”，都不是“吸力”的作用，“吸力”是不存在的，實際上是大氣壓強的作用?！镜淅?】下列現(xiàn)象中利用了大氣壓強的是（）。A．雪橇做的比較寬大 B．?dāng)r河壩做的下寬上窄C．用吸管喝飲料 D．刀口磨的很鋒利【答案】C?！窘馕觥緼．雪橇做的比較寬大是在壓力一定時，通過增大受力面積來減小壓強，沒有利用大氣壓，故A不符合題意；B．?dāng)r河壩修成上窄下寬的形狀是因為液體的壓強隨深度的增加而增大，這樣可承受更大的壓強，不是利用大氣壓，故B不符合題意；C．用吸管吸飲料時，吸出吸管中的部分空氣，使吸管內(nèi)的氣壓減小，瓶中飲料在大氣壓的作用下，上升通過吸管進入口中，故利用了大氣壓的作用，故C符合題意；D．刀口磨的很鋒利是在壓力一定時，通過減小受力面積來增大壓強，沒有利用大氣壓，故D不符合題意。故選C。實驗清單大氣壓強的測量1.托里拆利實驗測量方法將一個約1m長、一端封閉的玻璃管里灌滿水銀，用手指將管口堵住（如圖甲所示），然后倒插在水銀槽中（如圖乙所示）。放開手指，管內(nèi)水銀面下降到一定高度時不再下降，這時管內(nèi)外水銀面高度差約為760mm，水銀處于靜止?fàn)顟B(tài)（如圖丙所示）。實驗過程丁圖，玻璃管傾斜，水銀柱長度變長，但豎直高度差不變實驗分析玻璃管上端為真空，沒有大大氣壓，管外水銀面的上方是空氣，玻璃管內(nèi)的水銀面之所以能夠高于水銀槽內(nèi)的水銀面，是因為大氣壓支撐管內(nèi)這段水銀柱使它不會落下實驗結(jié)論大氣壓的數(shù)值等于它支撐的這段水銀柱產(chǎn)生的壓強，即p大氣=p水銀=ρ水銀gh交流討論我們通常把760mm高的水銀柱產(chǎn)生的壓強叫做標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，用字母p0表示。p0=ρ水銀gh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m=1.013×105Pa。這個實驗最早是由意大利科學(xué)家托里拆利完成的，所以該實驗被稱為托里拆利實驗。2.對托里拆利實驗的認(rèn)識（1）玻璃管中要充滿水銀，不能混有氣泡。若玻璃管內(nèi)混入少量空氣，由于這部分空氣也有壓強，管內(nèi)水銀面的高度差會變小，使測得的大氣壓強值會偏小。（2）水銀柱的高度是指管內(nèi)外水銀面的豎直高度差，不是指管內(nèi)水銀柱的長度，所以實驗過程中，只要測量正確（測量高度差），玻璃管是否傾斜不影響實驗結(jié)果。（3）做托里拆利實驗時，不易選用粗管，原因是：①耗用水銀多；②不容易堵住玻璃管口，易漏氣。（4）管內(nèi)水銀柱的高度與大氣壓的大小有關(guān)，而與管的粗細、長度、形狀等無關(guān)。（5）玻璃管管口在水銀槽內(nèi)的深度不影響實驗結(jié)果，稍微向上提或向下按玻璃管，只能改變管內(nèi)水銀柱上方真空部分的體積，而水銀柱的高度不變。（6）若在管的頂端開一小孔，則玻璃管和水銀槽構(gòu)成連通器，管中液面會下降，最終管內(nèi)外液面相平。教材深挖托里拆利實驗用水銀而不用其他液體的原因水銀在常溫下是密度最大的液體，在同樣的大氣壓下，需要的玻璃管較短，如果換用其他液體，加入用水來做托里拆利實驗，由實驗原理可得ρ水銀gh水銀=ρ水gh水，則?？梢姡瑢嶒灂r需要約11m的玻璃管，這是很難操作的?！镜淅?】如圖所示，小雪用放在水平面上的兩個實驗裝置來觀察并研究大氣壓的變化，下列說法正確的是（）。A．甲圖中大氣壓變大時，玻璃管內(nèi)的液面會上升；B．乙圖中大氣壓變小時，玻璃管內(nèi)的液面會下降；C．把乙裝置從高山腳下拿到高山頂上，玻璃管內(nèi)外液面高度差一定變??；D．乙裝置更能準(zhǔn)確地測量出大氣壓的值【答案】A?！窘馕觥緼．甲圖中水銀柱產(chǎn)生的壓強，就是大氣壓強，大氣壓變大時，玻璃管內(nèi)的液面會上升，壓強就越大，故A正確；B．乙圖中大氣壓變小時，由于瓶內(nèi)氣壓大于外界大氣壓，玻璃管內(nèi)的液面會上升，故B錯誤；C．由于氣壓隨高度的升高而減小，把乙裝置從高山腳下拿到高山頂上，玻璃管內(nèi)外液面高度差一定大，故C錯誤；D．因為玻璃瓶內(nèi)外氣壓不等，乙裝置更能大概顯示氣壓隨高度變化的情況，不能準(zhǔn)確地測量出大氣壓的值，故D錯誤。故選A。3.氣壓計（1）定義：測量大氣壓的儀器叫做氣壓計。（2）分類：水銀氣壓計和無液氣壓計（金屬盒氣壓計等）。①水銀氣壓計：在托里拆利實驗中，如果玻璃管旁豎立一個刻度尺，讀出水銀柱的高度即可知道當(dāng)時的大氣壓，這就是一個簡單的水銀氣壓計。水銀氣壓計比較準(zhǔn)確，但攜帶不便，常用于氣象站和實驗室。②金屬盒氣壓計：又叫無液體氣壓計。如圖所示，其核心部分是一個抽成真空的金屬盒及一個與盒中央相連的彈性鋼片。盒的表面是波紋狀的，大氣壓變化時，金屬盒受力發(fā)生變化，與盒體相連的鋼性彈片的彎曲程度也發(fā)生變化，固定在彈性鋼片末端的拉桿就通過傳動結(jié)構(gòu)放大這種形變，如果刻度盤上標(biāo)的是高度差，該儀器就成了登山用的高度計。金屬盒氣壓計及其工作原理示意圖（3）生活中的氣壓計：除測量大氣壓外，汽車輪胎、氧氣瓶、滅火器、飛機機艙及太空站內(nèi)的氣體壓強的測量都用到了氣壓計?！卣古鄡?yōu)測量大氣壓的其他方法方法一方法二方法三器材彈簧測力計、刻度尺、吸盤、玻璃板彈簧測力計、刻度尺、注射器彈簧測力計、刻度尺、吸盤、小桶、玻璃板示意圖測量的物理量剛好將吸盤拉離玻璃板時彈簧測力計的示數(shù)F、吸盤直徑D注射器活塞剛被拉動時測力計的示數(shù)F、注射器的全部刻度長度L小直徑D、吸盤剛好脫離玻璃板時吸盤、小桶和沙的總重力G具體步驟（1）用彈簧測力計測出從光滑玻璃板上剛好能拉下吸盤所用的力F；（2）將吸盤底面圓形畫在紙上，用刻度尺測出吸盤的直徑D，用S=πr2計算出吸盤與玻璃板的接觸面積；（3）用壓強公式即可計算出大氣壓強的值（1）把注射器活塞注射器筒的底端，用一個橡皮帽封住注射器的小孔；（2）用細繩拴住注射器活塞推柄的頸部，并使繩與固定在墻上的測力計的掛鉤相連，然后水平向右慢慢地拉動注射器筒。當(dāng)注射器中的活塞剛開始移動時，記下彈簧測力計的示數(shù)F；（3）觀察并記錄注射器筒上所表明的容積V，用刻度尺測出注射器的全部刻度長度L；（4）根據(jù)和V=LS即可測出大氣壓的值。（1）測出吸盤和玻璃板接觸面的直徑D，用S=πr2計算出吸盤與玻璃板的接觸面積；（2）將吸盤按壓在光滑水平玻璃板下面，擠出吸盤內(nèi)的空氣，將裝有適量沙的小桶輕輕掛在吸盤下面的塑料掛鉤上，用小勺慢慢地向筒內(nèi)加細沙，直到吸盤剛好脫離玻璃板，測出此時吸盤、小桶和沙的總重力G；（3）根據(jù)即可計算出大氣壓的值。表達式評估交流因為吸盤或注射器內(nèi)的空氣不可能完全被擠出，所以三種方法測出的大氣壓值往往比實際小一些。▲拓展培優(yōu)不能用p=ρgh求大氣壓強的原因因為大氣層沒有很明顯的分界線，所以h不能確定，且大氣的密度不均勻，隨高度的變化而變化，所以ρ不能確定，故大氣壓強不能通過公式p=ρgh計算出來，只能通過測量來確定。方法清單1.驗證大氣壓強的存在；2.托里拆利；3.大氣壓強的測量；4.大氣壓強的變化；5.大氣壓強的應(yīng)用題型一：驗證大氣壓強的存在【典例5】下列現(xiàn)象中能說明大氣壓強存在的是（）。A．醫(yī)生推動注射器的活塞給病人注射藥液；B．巨大的冰山在水上漂?。籆．塑料吸盤能“貼”在光滑的墻面上；D．高壓鍋能更快地煮熟食物【答案】C?！窘馕觥緼．注射時，醫(yī)生用力將針筒內(nèi)的藥水推入病人肌肉中，不是大氣壓的作用，不能說明大氣壓強存在，故A不符合題意；B．巨大的冰山在水上漂浮，是因為冰山受到的重力等于浮力，不能說明大氣壓強存在，故B不符合題意；C．將塑料吸盤緊壓在光滑的墻面上，把吸盤內(nèi)的空氣排出，大氣壓就把吸盤緊壓在了墻上，在鉤上可以掛衣服，利用了大氣壓，能說明大氣壓強存在，故C符合題意；D．高壓鍋能更快地煮熟食物，是因為鍋內(nèi)氣壓增大、沸點升高，不能說明大氣壓強存在，故D不符合題意。故選C。題型二：托里拆利實驗【典例6】如圖所示。小明利用托里拆利實驗測量大氣壓強的值。則以下判斷正確的是（）。A．此時大氣壓強等于760mm高水銀柱所產(chǎn)生的壓強；B．若將玻璃管稍微傾斜，則管內(nèi)外水很面的高度差將變大；C．若某棟觀光大廈共95層，若把此裝器從大廈首層乘電梯帶到95層樓頂，則管外水銀面的高度差將增大；D．若換用密度比水銀小的液體做實驗，則大氣壓能支撐液柱的高度會大于水銀柱的【答案】D?！窘馕觥緼．讀圖可知，玻璃管內(nèi)水銀面到水銀槽中水銀面的垂直高度為750mm，因此，當(dāng)時的大氣壓強等于750mm高水銀柱產(chǎn)生的壓強，故A錯誤；B．若將玻璃管稍稍傾斜，但不能改變大氣壓的大小，又不能改變水銀柱的壓強，故管內(nèi)外水銀面的高度差將不變，故B錯誤；C．若把此裝置從天塔首層乘電梯帶到頂層，由于氣壓跟海拔有關(guān)，海拔越高，氣壓越低，則頂層大氣壓小，能支持的水銀柱高度也就變小，故C錯誤；D．由于大氣壓不變，若換用密度比水銀小的液體做實驗，根據(jù)公式可以知道，大氣壓能支撐的液柱高度會增大，故D正確。故選D。題型三：大氣壓強的測量【典例7】某科學(xué)實驗小組利用注射器、彈簧測力計、刻度尺等器材測量大氣壓強的值，實驗步驟如下：（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，這樣做的目的是。如圖1所示，用細尼龍繩拴住注射器活塞的頸部，使繩的另一端與彈簧測力計的掛鉤相連，然后水平向右慢慢拉動注射器筒，當(dāng)注射器中的活塞剛被拉動時，記下彈簧測力計的示數(shù)為30N。（2）如圖2所示，用刻度尺測出注射器全部刻度的長度為cm，計算出活塞的橫截面積。（3）計算得到大氣壓強的數(shù)值為Pa。（4）同學(xué)們發(fā)現(xiàn)實驗誤差較大，請分析，該實驗過程中導(dǎo)致誤差的因素有（請寫出兩條）①；②。【答案】（1）排盡注射器內(nèi)空氣；（2）6.00；（3）9×104；（4）①空氣沒有排盡，②活塞與筒壁之間有摩擦?！窘馕觥浚?）將活塞推至底部并用橡皮帽堵住小孔，這樣做的目的是為了排盡注射器內(nèi)的空氣。（2）從圖中可以看出，注射器可容納的藥水容積為20ml＝20cm3，這20cm3的刻度長度由刻度尺可看出為6.00cm，故活塞的橫截面積為S＝＝＝cm2。（3）可計算出大氣壓強的值為：p大氣＝＝＝9×104Pa。（4）從實驗結(jié)果看，測量結(jié)果小于一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，造成誤差的主要原因是由于注射器內(nèi)的空氣沒有排盡或橡皮帽密封不好、拉力和長度讀數(shù)不準(zhǔn)確等；拉動活塞時活塞和筒壁間有摩擦這會造成最終測量的結(jié)果偏大。故答案為：（1）排盡注射器內(nèi)空氣；（2）6.00；（3）9×104；（4）①空氣沒有排盡，②活塞與筒壁之間有摩擦。題型四：大氣壓強的變化★解題指導(dǎo)液體的沸點跟氣壓有關(guān)。氣壓增大，沸點升高；氣壓降低，沸點降低。具體描述應(yīng)用說明與海拔的關(guān)系海拔越高，氣壓越低海拔越高，空氣越稀薄與天氣、季節(jié)的關(guān)系一般晴天比陰天氣壓高，冬天比夏天氣壓高空氣中水蒸氣含量越大，氣壓越低與體積的關(guān)系溫度不變、一定質(zhì)量的氣體，體積越小，壓強越大；體積越大，壓強越小打氣筒打氣沸點與氣壓的關(guān)系液體的沸點隨氣壓減小而降低，隨氣壓增大而升高在青藏高原上，水的沸點僅在80℃左右,家用壓力鍋內(nèi)水的沸點在120℃左右【典例8】如圖所示，用酒精燈給燒瓶中的水加熱直到沸騰，撤去酒精燈，用橡皮塞塞緊瓶口，將燒瓶倒置，向瓶底澆冷水，瓶內(nèi)水再次沸騰。關(guān)于實驗中的現(xiàn)象，下列說法正確的是（）。A．瓶口出現(xiàn)的“白氣”是汽化形成的；B．水沸騰過程中，吸收熱量，溫度升高；C．水再次沸騰說明水的沸點與水面上方氣壓大小有關(guān)；D．沸騰是只發(fā)生在液體內(nèi)部的一種劇烈的汽化現(xiàn)象【答案】C?！窘馕觥緼．瓶口出現(xiàn)的“白氣”是瓶內(nèi)的水汽化冒出的水蒸氣在瓶口附近遇冷液化形成的，故A錯誤；B．水沸騰過程中，吸收熱量，溫度保持不變，故B錯誤；C．向瓶底澆冷水，導(dǎo)致瓶內(nèi)氣體遇冷體積變小，氣壓下降，引起液體的沸點降低，水就可以再次沸騰，表明液體的沸點與液面上方氣壓有關(guān)，故C正確；D．沸騰是同時發(fā)生在液體內(nèi)部和表面的一種劇烈的汽化現(xiàn)象，故D錯誤。故選C。題型五：大氣壓強的應(yīng)用★解題指導(dǎo)利用大氣壓的現(xiàn)象的共性一般利用大氣壓的現(xiàn)象，都是通過某種方法，使設(shè)備內(nèi)的氣壓小于外界大氣壓，然后在外界大氣壓的作用下出現(xiàn)某種人們期望見到的現(xiàn)象?！镜淅?】我們身邊看似“輕”的空氣，其實蘊含著巨大的力量，能夠幫助我們完成很多工作。以下事例，與大氣壓作用無關(guān)的是（）。A．用吸管吸飲料瓶中的飲料；B．用抽水機把水從低處抽到高出C．用注射器把新冠疫苗藥液注入肌肉里 ；D．茶壺蓋上開小孔便于把水倒出【答案】C?！窘馕觥緼．用力吸管喝飲料，管內(nèi)的氣壓小于外界大氣壓，飲料在外界大氣壓的作用下，被壓入口腔內(nèi)，利用了大氣壓，故A不符合題意；B．抽水機抽低處的水到高處，通過活塞上移或葉輪轉(zhuǎn)動使抽水機內(nèi)水面上方的氣壓減小，水在外界大氣壓的作用下，被壓上來，故B不符合題意；C．用注射器把新冠疫苗藥液注入肌肉里，利用的是人的推力，與大氣壓無關(guān)，故C符合題意；D．壺蓋上的小孔是為了讓壺內(nèi)氣體和外界大氣相等，在重力和大氣壓的作用下，水可以更容易的倒出，利用了大氣壓，故D不符合題意。故選C。故選B。中考清單1.大氣壓強的存與應(yīng)用；2.大氣壓強的測量1.大氣壓強的存在與應(yīng)用★中考解析中考考題要求同學(xué)們能認(rèn)識到大氣壓的存在，能應(yīng)用大氣壓正確描述和解釋實際生活中的現(xiàn)象?！镜淅?0】（2022·云南省）如圖是頗具名氣的云南建水紫砂陶茶壺，壺蓋上有一個小孔，小孔的作用是使壺內(nèi)液面上方的壓強___________大氣壓強（選填“大于”“小于”或“等于”）。若茶壺和水的總質(zhì)量為0.5kg，壺底與桌面的接觸面積為5cm2，壺對水平桌面的壓強為_________Pa?！敬鸢浮竣俚扔?；②104?！窘馕觥縖1]壺蓋