第八章

壓強第三節

空氣的“力量”

第三節空氣的“力量”1.做一做①硬將紙片平放在空硬紙杯口，用手按住，并倒置過來，放手后，可看到什么現象？

②將硬紙杯裝滿水，仍用硬紙片蓋住杯口，用手按住，并倒置過來（暫不放手）。請同學們猜一猜：如果放手，會出現什么現象？硬紙片會掉下來嗎？實驗現象：實驗①中硬紙片會掉下來。實驗②中，硬紙片沒有掉下來？這是為什么？2.想一想我們知道，液體產生壓強是因為受到重力作用，并且具有流動性。地球表面由大氣層包裹，大氣層的厚度大約在1000km以上。大氣層里的空氣受到重力的作用，且具有流動性。那么，空氣（大氣）是否也會產生壓強呢？第三節空氣的“力量”一、大氣壓強1.實驗探究：大氣壓的存在（1）覆杯實驗實驗探究實驗現象與分析硬紙片沒有掉下來。杯中裝滿水，排出了空氣，杯內水對硬紙片向下的壓強小于大氣對硬紙片向上的壓強，由于大氣壓的作用，硬紙片沒有掉下來。②把杯內加滿水，將硬紙片放在塑料杯杯口，用手按住，并倒置過來，放手后，觀察現象。硬紙片掉了下來。是因為受到了重力作用。①將硬紙片放在空塑料杯口，用手按住，然后倒置過來放手后，觀察現象。實驗探究實驗現象與分析③把杯內加滿水，將硬紙片放在塑料杯杯口，用手按住，并倒置過來，將紙杯朝不同的方向，觀察現象。④在裝滿水倒置的塑料杯底部用針扎一個小孔，觀察現象。發現硬紙片都不會脫落。說明大氣向各個方向都有壓強。硬紙片掉了下來，水流出。用針在塑料杯杯底扎孔后，水上方有大氣壓，下面也有大氣壓，所以水在重力的作用下流出來。一、大氣壓強（2）瓶吞雞蛋實驗探究實驗現象與分析將剝了皮的熟雞蛋放入廣口瓶中，雞蛋不會掉入瓶中。將浸過酒精的棉花點燃后放入廣口瓶內，然后立即將剝殼的熟雞蛋堵住瓶口，觀察現象。熟雞蛋被“吞入”瓶中。棉花燃燒，瓶內空氣受熱膨脹被排出一部分，堵上雞蛋，瓶內氣體冷卻后，瓶內氣壓低于外界大氣壓，在大氣壓的作用下，雞蛋被壓入瓶中。一、大氣壓強演示實驗——《大氣壓的存在》一、大氣壓強（3）馬德堡半球實驗①1654年5月8日，德國馬德堡市市長、抽氣泵的發明者奧托·格里克做了一個令人驚奇的實驗。他將兩個直徑約為36cm的銅質空心半球緊扣在一起，用抽氣泵抽出球內空氣，然后用16匹馬分別向相反方向拉兩個半球，結果16匹馬費了很大的勁才拉開。兩個半球被拉開時，爆發劇烈響聲。假如不抽去半球內空氣，用手就能拉開它們。這就是歷史上著名的馬德堡半球實驗。一、大氣壓強②分析馬德堡半球實驗球體內部沒有氣體，也就沒有向外的壓強（壓力），外部有大氣，對半球的四周表面有壓強，所以是大氣壓強（壓力）把兩個半球緊緊壓在一起。馬德堡半球實驗，證明大氣存在壓強并且很大。p大氣壓p大氣壓p大氣壓p大氣壓一、大氣壓強課堂影院——《馬德堡半球實驗》一、大氣壓強2.

大氣壓（1）大氣層：我們生活的地球是一個蔚藍色的星球。厚厚的氣體包圍著堅實的大地，保護、養育著地球上的生命。這層厚厚的氣體，人們通常稱之為大氣層。（2）大氣壓強：空氣和液體一樣，內部各個方向也都存在壓強。這種壓強稱為大氣壓強，簡稱大氣壓或氣壓。（2）大氣壓產生的原因：地球周圍的空氣層因地球的吸引而受到重力作用，同時空氣又具有流動性，因此大氣對浸在空氣中的物體表面就產生了壓強。（3）大氣壓的特點①在大氣層內部向各個方向都有壓強；②在同一高度、同一地點向各個方向的壓強大小相等。一、大氣壓強（4）大氣壓存在的現象吸飲料針管吸藥液

鋼筆吸墨水一切吸液體的過程都是靠管內外氣體壓強差將液體“壓”的過程一、大氣壓強【例題1】如圖所示，小明在玻璃杯內盛滿水，杯口蓋上一片硬紙片（不留空氣），然后托住紙片，將杯子倒置或傾斜，水都不流出，紙片也不掉下。對整個探究活動的分析正確的是（）A．探究的問題：大氣壓強有多大B．探究的問題：大氣向各個方向的壓強相等C．探究的問題：研究水的重力與大氣壓力的關系D．探究的問題：大氣對各個方向都有壓強D一、大氣壓強AC．覆杯實驗是驗證大氣壓存在的實驗，沒有測量工具，不能測量大氣壓的大小，也不能研究水的重力與大氣壓力的關系，故AC錯誤；BD．將杯子倒置或傾斜，水都不流出，紙片也不掉下，說明在不同的方向上紙片受到大氣壓的作用，所以探究大氣壓向各個方向是否有壓強；結論是大氣壓向各個方向有壓強；不能得到大氣向各個方向的壓強相等，故D正確，B錯誤。故選D。一、大氣壓強二、大氣壓強的測量1.托里拆利實驗（1）測量方法在如圖實驗裝置中，如果根據大氣壓所能托起水柱的最大高度，我們就能測出大氣壓的數值。人們發現用水做實驗時，水柱太高，達到10m多高，不方便，能否用密度大的水銀代替？意大利科學家托里拆利解決了這個問題，用水銀測出了大氣壓的大小，叫做托里拆利實驗。大氣壓強p

水的壓強P（2）托里拆利實驗過程①在長度大約1m、一端封閉、一端開口的玻璃管中灌滿水銀，排出空氣。②一只手握住玻璃管中部，用另一只手指緊緊堵住玻璃管開口端并把玻璃管小心地倒插在盛有水銀的槽里。二、大氣壓強的測量③待開口端全部浸入水銀時放開手指，將管子豎直固定，當管內水銀停止下降時，讀出此時水銀柱的高度，約760mm。④如果玻璃管傾斜，進入到玻璃管內水銀的長度會變大，但是水銀柱的豎直高度不變，依舊是760mm.二、大氣壓強的測量（3）實驗分析玻璃管內水銀面的上方是真空，沒有大氣壓，管外水銀面的上方是空氣，玻璃管內的水銀面之所以能夠高于水銀槽內的水銀面，是因為大氣壓支撐著管內這段水銀柱使它不會落下。（4）實驗結論大氣壓的數值等于它支撐的這段水銀柱產生的壓強，即p大氣壓=p水銀這個實驗最早是由意大利科學家托里拆利做的，故被稱為托里拆利實驗。二、大氣壓強的測量2.理解托里拆利實驗（1）水銀柱的高度水銀柱的高度是指管內外水銀面的豎直高度差，不是指管傾斜時水銀柱的長度，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果。管內水銀柱的高度只隨外界大氣壓的變化而變化，而與管的粗細、長度、形狀、插入水銀中的深度都無關。所以改用粗一些或細一些的玻璃管不會影響結果。二、大氣壓強的測量（2）玻璃管口在水銀中的深度玻璃管口在水銀槽內的深度不影響實驗結果，稍稍向上提或向下按玻璃管，只能改變管內水銀柱上方真空部分的體積，而水銀柱的高度不變。（3）玻璃管內漏進空氣實驗時，如果玻璃管內漏進去一些空氣，因為管內空氣能夠產生壓強，所以會使水銀柱的液面下降，測量結果變小。二、大氣壓強的測量（4）用水做實驗時，水柱的高度

二、大氣壓強的測量3.標準大氣壓（1）標準大氣壓托里拆利當時測得管內外水銀面的高度差為760mm，通常把這樣大小的大氣壓叫做標準大氣壓，常用字母p0表示。根據液體壓強的公式，760mm高的水銀柱產生的壓強

p0=ρ水銀gh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m=1.013×105Pa粗略計算時可取標準大氣壓為1×105Pa二、大氣壓強的測量（2）大氣壓的一些單位

帕（pa）、千帕（kpa）、百帕（hpa）、標準大氣壓、毫米水銀柱高（mmHg柱）或厘米水銀柱高（cmHg柱）等。1標準大氣壓=1.013×105Pa=760毫米水銀柱=76厘米水銀柱二、大氣壓強的測量4.物理學家—埃萬杰利斯塔?托里拆利簡介意大利物理學家、數學家。1608年10月15日生于法恩扎，1647年10月25日卒于佛羅倫薩。托里拆利是伽利略的學生和晚年的助手，1642年繼承伽利略任佛羅倫薩學院數學教授。主要成就托里拆利的首要發明是水銀氣壓計，為了紀念他，小行星7437被命名為托里拆利。托里拆利還發現了托里拆利定律，這是一個有關流體從開口流出的流速的定律，即水箱底部小孔液體射出的速度等于重力加速度與液體高度乘積的兩倍的平方根。二、大氣壓強的測量演示實驗——《大氣壓的測量》二、大氣壓強的測量5.氣壓計氣壓計：測量大氣壓的儀器叫做氣壓計。（1）水銀氣壓計在托里拆利實驗中，如果玻璃管旁立一個刻度尺，讀出水銀柱的高度，就知道當時的大氣壓了。這就是一個簡單的水銀氣壓計。水銀氣壓計比較準確，但攜帶不便。二、大氣壓強的測量（2）管式彈簧壓強計管式彈簧壓強計中空心彈簧管的一端與所測的氣體連通，而另一端封閉，并連接杠桿、齒輪和指針等。當空心彈簧管內的壓強增大時，管就趨向于伸直，也就是彎度變小。這種形狀的變化，由杠桿和齒輪帶動指針，指示所測氣體的壓強。管式彈簧壓強計原理示意圖二、大氣壓強的測量（3）金屬盒氣壓計（又稱無液氣壓計）它的主要部分是一個波紋狀真空金屬盒，氣壓變化時，金屬盒厚度會發生變化，傳動裝置將這種變化轉化為指針的偏轉，指示出氣壓的大小。金屬盒氣壓計氧氣瓶和滅火器上的氣壓計也是一種無液氣壓計二、大氣壓強的測量6.估測大氣壓強（1）實驗方法與步驟如圖所示，將注射器的活塞推至外筒的頂端，排盡空氣，然后密封注射器的小孔，避免空氣進入。將活塞與彈簧測力計掛鉤相連，隨后慢慢拉動注射器外筒直至活塞開始滑動。記錄此時彈簧測力計示數F（近似等于大氣對活塞的壓力），測算活塞的橫截面積S，則可估算出大氣壓強的大小。估測大氣壓強二、大氣壓強的測量（2）計算大氣壓用刻度尺測出注射器刻度部分的長度l，用注射器的容積V除以長度l，可得活塞的橫截面積s=V/l。計算此時大氣壓的數值：

二、大氣壓強的測量（3）為盡可能減小測量誤差，實驗時應注意①用蠟或橡皮帽封住注射器小孔時，要注意氣密性.②要選用分度值小的彈簧測力計.③由于彈簧測力計自身受到重力作用，實驗時應用另一只手托住彈簧測力計，使彈簧測力計和注射器都保持在水平方向上，從而提高實驗的準確度.④如活塞與注射器內壁之間摩擦較大，可加少許潤滑油.二、大氣壓強的測量7.自制氣壓計（1）制作方法取一個瓶子，裝入適量帶色的水，再取一根兩端開口的細玻璃管，在它上面畫上刻度，使玻璃管穿過橡皮塞插入水中。從管的上端吹入少量氣體，使瓶內氣體壓強大于大氣壓，水沿玻璃管上升到瓶口以上。水玻璃管瓶塞根據玻璃管內水柱的高低，就可以知道外部大氣壓強的大小。二、大氣壓強的測量p水p0在玻璃管內的底部取一液片“AB”，因為液片靜止，所以液片上下兩面受到的壓強相等即p內=p大氣壓+p水

P內上=p0+ρ水gh水因為瓶內氣壓基本不變，即水對液片向上的壓強p內基本不變，所以當外界大氣壓強p0降低時，玻璃管內水的高度h水會變大。該氣壓計會受溫度的影響，當溫度升高時，瓶內氣壓P內變大，h水變大。p內ABh水（2）自制氣壓計的測量原理二、大氣壓強的測量8.大氣壓與高度的關系（1）實驗探究拿著自制氣壓計從一樓到五樓，記錄并觀察玻璃管內水柱的高度（即管內與瓶內水面的高度差）。現象：拿著自制氣壓計從一樓到五樓，會發現管內水面的高度差變大。結論：大氣壓隨高度增加而減小。注意：使用自制氣壓計時，瓶口必須密閉，不能漏氣。不要用手直接拿瓶子，以免瓶子受熱，影響瓶內氣體的壓強。樓層12345管內與瓶內水面的高度差/cm55.35.766.3二、大氣壓強的測量演示實驗——《用自制氣壓計觀察大氣壓隨高度的變化》

二、大氣壓強的測量（2）大氣壓與高度的關系①大氣壓隨高度增加而減小，在海拔3000m以內，每升高10m，大氣壓大約減小100pa。②大氣壓隨海拔高度的升高而減小的原因：大氣壓由于大氣受重力而產生，因為海拔越高，空氣越稀薄，空氣密度變小，大氣重力變小，因此大氣壓就會降低。當離開地面的高度達到100km時，大氣就變得極其稀薄了。大氣壓強隨海拔高度而變化二、大氣壓強的測量（3）高度計如果無液氣壓計的刻度盤上標的是高度，就變成了高度計。因為大氣壓強隨高度的增加而減小，我們可測出不同高度的氣壓值，把它們的對應關系刻在無液氣壓計的刻度盤上即可。氣壓計高度計二、大氣壓強的測量9.水的沸點與大氣壓的關系（1）進行實驗如圖所示，將水加熱至沸騰后停止加熱，沸騰停止，若將燒瓶內部的空氣抽出，停止沸騰的水又重新沸騰起來。（2）現象分析抽出空氣，瓶內的氣壓降低，停止沸騰的水還能重新沸騰起來，說明瓶內水的沸點降低了。（3）實驗結論液體的沸點與液體表面上方的氣壓有關，氣壓降低，沸點降低，氣壓升高，沸點升高。二、大氣壓強的測量（4）水的沸點與氣壓值對照表氣壓值（×103pa）12351020305070101沸點（℃）41623324660698190100觀察表格可以得出水的沸點與氣壓之間的關系：氣壓越大，水的沸點越高；氣壓越小，水的沸點越低。在海拔8848m的珠穆朗瑪峰頂上，大氣壓約為31000pa，水的沸點大約是：70℃（69~75℃間），這樣的溫度，連面條也煮不熟。

在標準大氣壓下，水的沸點100℃二、大氣壓強的測量（5）高壓鍋的原理高壓鍋把水緊密地封閉起來，水受熱蒸發產生的水蒸氣不能擴散到空氣中，只能保留在高壓鍋內，就使高壓鍋內部的氣壓高于1個大氣壓，水的沸點升高，要在高于100℃時才沸騰，這樣高壓鍋內部就形成高溫高壓的環境，飯就容易很快做熟了，并且相當酥爛。家用高壓鍋使用溫度大約為110～120℃高原邊防哨所戰士用壓力鍋煮面條二、大氣壓強的測量【例題2】如圖所示是托里拆利實驗的規范操作過程，關于托里拆利實驗，下面說法正確的是（）A．玻璃管傾斜后會影響實驗測量結果B．實驗中玻璃管內水銀面的上方有少量空氣C．大氣壓的數值等于760mm水銀柱產生的壓強D．因為大氣壓大于玻璃管內這段水銀柱產生的壓強，所以水銀柱不會落下C二、大氣壓強的測量A．水銀柱產生的壓強跟水銀柱的高度和水銀的密度有關，與玻璃管傾斜、玻璃管的粗細無關，故A錯誤；B．在玻璃管中裝滿水銀是為了排凈管中的空氣，使大氣壓等于水銀柱產生的壓強，故B錯誤；C．當玻璃管上方為真空時，大氣壓等于水銀柱產生的壓強，所以玻璃管外大氣壓等于760mm水銀柱產生的壓強，故C正確；D．玻璃管內水銀柱不會落下是靠大氣壓支持，大氣壓的數值等于這段水銀柱產生的壓強，故D錯誤。故選C。二、大氣壓強的測量【例題3】小明利用注射器、彈簧測力計、刻度尺等器材估測大氣壓強的值。實驗步驟如下：（1）把注射器的活塞推至注射器筒的底端，這樣做的目的是_________；（2）如圖，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_____（選“慢慢”或“快速”）拉動________（選填“活塞”或“注射器筒”），當注射器中的活塞剛開始滑動時，記錄彈簧測力計的示數F為8.2N，根據所學知識知道，大氣對活塞的壓力近似等于F；（3）用刻度尺測出注射器_______的長度L，可計算出活塞的橫截面積；（4）由公式_______可計算出大氣壓強的值約為_______Pa；為了排盡注射器內的空氣全部刻度部分1.09×105

p=F/S慢慢注射器筒二、大氣壓強的測量（1）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的空氣，使筒內氣壓為0。（2）應水平向右慢慢地勻速拉動注射器筒。當注射器中的活塞剛開始滑動時，此時活塞受到的大氣壓力和彈簧對它的拉力近似是一對平衡力，記下彈簧測力計對活塞的拉力，示數為F，大小即為大氣對活塞的壓力。（3）因活塞為圓柱體，知道注射器的容積，而活塞的橫截面積可以通過公式S=V/L來求出，所以需要用刻度尺量出針筒全部刻度部分的長度L。（4）由圖可知，注射器全部刻度的長度L為6.00cm，活塞橫截面積S即為注射器的橫截面積則大氣壓強的值二、大氣壓強的測量三、大氣壓強與人類生活1.生活中應用實例垃圾清掃車

在生活中應用大氣壓的一些實例吸盤“吸”在墻上吸塵器這些吸的過程都是靠大氣壓“壓”的結果

“拔火罐”拔火罐時，先把酒精在罐內燒一下，罐內空氣受熱排出，此時迅速把罐扣在皮膚上，等到罐內的空氣冷卻后壓強降低，小于外面的大氣壓，外面的大氣壓就將罐子“吸”在皮膚上，因此這是由于大氣壓強的作用引起的。因罐內的大力吸引而引起人體血管擴張，血流加快，新陳代謝旺盛，組織營養得到改善，提高機體的抗病能力。三、大氣壓強與人類生活2.活塞式抽水機（1）活塞式抽水機的構成活塞式抽水機由圓筒、活塞、出水管、兩個單向閥門A、B等組成。實物圖模型圖原理圖三、大氣壓強與人類生活

（2）工作原理①提起活塞，閥門A受到大氣壓的作用關閉。活塞下面空氣稀薄，氣壓小于外界的大氣壓。低處的水受到大氣壓的作用，推開閥門B進入圓筒。②當壓下活塞時，閥門B被水壓下關閉，水被阻不能向下流動，于是沖開閥門A進入圓筒的上部。③再提起活塞時，活塞上面的水迫使閥門A關閉，水從側管流出。同時井的水又在大氣壓的作用下推開閥門B而進入圓筒。這樣，活塞不停的上下移動，水就從管口連續不斷的流出。三、大氣壓強與人類生活3.離心式抽水機如圖所示，抽水機在啟動前，先往泵殼內灌滿水，排出泵殼內的空氣，當啟動后，葉輪在電動機的帶動下高速旋轉，泵殼里的水也隨葉輪高速旋轉，同時被甩入出水管中，這時葉輪附近的壓強減小，大氣壓迫使低處的水推開底閥，沿進水管進入泵殼，進入泵殼的水又被葉輪甩入出水管，這樣一直循環下去，就不斷把水送到了高處。三、大氣壓強與人類生活動畫演示——《活塞式抽水機原理》三、大氣壓強與人類生活A．抽水機是利用大氣壓來工作的B．在圖甲中，閥門A與B都是單向閥門C．在圖乙中，在Q點向上抬手柄PQ時，閥門B由于受液體壓力而關閉，水被阻不能向下流動D．這樣的抽水機提升水的高度可以無限高【例題4】圖是活塞式抽水機工作的示意圖，下列說法錯誤的是（）D三、大氣壓強與人類生活

故選D。三、大氣壓強與人類生活①大氣壓：空氣和液體一樣，內部各個方向也都存在壓強.②產生原因：空氣受重力，且具有流動性.①托里拆利實驗：首次測出大氣壓的大小p0=p水銀柱.

②標準大氣壓：760mm高水銀柱產生的壓強.1標準大氣壓大小p0=1.013×105Pa③氣壓計：水銀氣壓計、無液氣壓計、自制氣壓計.④用注射器、彈簧測力計等器材估測大氣壓.⑤大氣壓與高度的關系：海拔高度越高，氣壓越低.⑥液體沸點與氣壓的關系：液體表明氣壓越高，沸點越高.①吸塵器、吸盤、拔火罐等.②活塞式抽水機與離心式抽水機.空氣的力量大氣壓的測量大氣壓的存在大氣壓的應用1．家里的茶壺蓋上都開有一個小孔，如果小孔被堵住，壺里的水就很難倒出來。請解釋為什么。如果小孔被堵住了，此時壺嘴和壺身就不能構成一個連通器，當壺嘴放低時，由于壺中沒有空氣，壺身內的水會被大氣壓給托住，無法流出．2.鋼筆吸墨水時，把筆上的彈簧片按下后松開，墨水就被吸進橡