資源簡介

火焰龍卷風(fēng)
空氣是流體，它不僅可以產(chǎn)生大氣壓強(qiáng)，還能產(chǎn)生我們再熟悉不過的風(fēng)。
風(fēng)是由空氣流動引起的一種自然現(xiàn)象。溫暖的太陽光照射在地球表面上，使地表溫度升高，地表的空氣受熱膨脹變輕而往上升。熱空氣上升后，低溫的冷空氣橫向流入。上升的空氣因逐漸冷卻變重而降落，由于地表溫度較高又會加熱空氣使之上升，這種空氣的流動就產(chǎn)生了風(fēng)。我們平時能感覺到的風(fēng)，實際上是這種空氣流動在水平方向上產(chǎn)生的影響。
微風(fēng)拂面很另人愜意，然而當(dāng)風(fēng)大到一定程度時，恐怕只能用恐怖來形容了。空氣受熱流動產(chǎn)生了風(fēng)，可當(dāng)空氣在一定條件下劇烈受熱時，可能會造成意想不到的結(jié)果。英國《每日郵報》2014年5月7日報道，美國密蘇里州一處農(nóng)田出現(xiàn)火焰龍卷風(fēng)，場面十分壯觀。
原來，當(dāng)時一位農(nóng)民正在焚燒自家的農(nóng)田（約幾千畝），大面積火源產(chǎn)生了強(qiáng)烈的熱量，強(qiáng)烈的熱量和涌動風(fēng)流結(jié)合在一起形成了旋轉(zhuǎn)的空氣渦流。這些空氣渦流旋轉(zhuǎn)著吸入燃燒殘骸和易燃?xì)怏w，于是形成了多彩的火焰龍卷風(fēng)，快速旋轉(zhuǎn)著聳入天際。
火焰龍卷風(fēng)夾卷著火焰，像一條火龍一樣旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，所到之處皆為灰燼。其威力足以將一棵小樹連根拔起，可持續(xù)1小時以上，且難以被撲滅。認(rèn)識壓力析壓強(qiáng)
知識點(diǎn)一、壓力
例1 在圖1中畫出物體對斜面的壓力示意圖。
圖1 圖2
解析 在斜面上選取物體與接觸面的中點(diǎn)作為壓力的作用點(diǎn)，過壓力作用點(diǎn)畫垂直于斜面、帶箭頭的線段即為壓力示意圖。
答案 如圖2所示。
知識點(diǎn)二、影響壓力作用效果的因素
研究影響壓力作用效果的因素時，采用了控制變量法。實驗結(jié)論是：壓力的作用效果與壓力和受力面積有關(guān)。（1）受力面積相同時，壓力越大，壓力作用效果越明顯。（2）壓力相同時，受力面積越小，壓力作用效果越明顯。
例2 在探究“壓力的作用效果跟什么因素有關(guān)”的實驗時，同學(xué)們利用小桌、砝碼、海綿等器材設(shè)計了如圖3所示的系列實驗。
圖3
（1）同學(xué)們是根據(jù)　　　　　　　　來比較壓力作用效果的。
（2）觀察比較甲、乙兩圖的情況可以得到的結(jié)論是：受力面積一定時，　　　　　，壓力的作用效果越明顯。
（3）要探究壓力的作用效果跟受力面積的關(guān)系，應(yīng)比較　　　兩圖的實驗，得到的結(jié)論是：　　　　　　　　　　　　　　　　　。
解析 （1）在實驗中，小明是通過觀察海綿的凹陷程度來比較壓力作用效果的。
（2）由甲、乙兩圖所示實驗可知，物體的受力面積相同而壓力不同，壓力越大，壓力的作用效果越明顯。
（3）研究壓力的作用效果與受力面積是否有關(guān)，應(yīng)控制壓力相同而受力面積不同，所以應(yīng)該選乙、丙兩圖所示的實驗。得到的結(jié)論是：在壓力一定時，受力面積越小，壓力的作用效果越明顯。
答案 （1）海綿的凹陷程度 （2）壓力越大 （3）乙、丙；在壓力一定時，受力面積越小，壓力的作用效果越明顯。
知識點(diǎn)三、壓強(qiáng)
公式 p=F/ S 中，p的單位是帕斯卡（Pa），F(xiàn)的單位是牛頓（N），S的單位是平方米（m2）。由p=F/s可推導(dǎo)出F=ps和s=F/p，用于壓力、受力面積和壓強(qiáng)的有關(guān)計算。
例3 將質(zhì)量為7.9kg的正立方體實心鐵塊放在面積為0.5m2的正方形水平桌面的正中央。求鐵塊對桌面的壓強(qiáng)。（ρ鐵=7.9×103kg/m3）
解析 此題必須求出鐵塊的底面積，再與桌子面積比較，才能確定受力面積的大小，千萬不能不假思索地以桌子的面積作為受力面積。
∵實心鐵塊的體積V=m/ρ鐵=7.9kg/（7.9×103kg/m3）=10-3m3
∴正立方體鐵塊的邊長L=0.1m
則鐵塊的底面積S=0.01m2
由于鐵塊的底面積小于正方形水平桌面的面積0.5m2
∴p=F/s=G /s=（7.9kg×10N/kg）/0.01m2=7.9×103Pa
知識點(diǎn)四、增大或減小壓強(qiáng)的方法
例4 圖4所示的幾個現(xiàn)象中，屬于減小壓強(qiáng)的是（　　）
A.蚊子的口器很尖 B.篆刻刀很鋒利 C.破窗錘前段很尖 D.鐵軌鋪在枕木上
圖4
解析 蚊子的口器很尖，減小了受力面積，增大了壓強(qiáng)，A不符合題意。篆刻刀很鋒利，減小了受力面積，增大了壓強(qiáng)，B不符合題意。破窗錘前段很尖，是通過減小受力面積來增大壓強(qiáng)，C不符合題意。把枕木墊在鐵軌下，增大了受力面積，減小了壓強(qiáng)，D符合題意。
答案：D液體壓強(qiáng)再探究
把液體裝進(jìn)容器，由于液體具有流動性，在重力作用下各部分之間會相互擠壓產(chǎn)生壓強(qiáng)，怎樣通過一些日常用品來探究液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)呢？
曉東小組決定開展一次液體壓強(qiáng)實驗探究大PK，他們選的實驗器材有：一個口徑較大兩端開口的玻璃管、橡皮膜、水、鹽水、刻度尺、細(xì)線等。
女生優(yōu)先！章麗首先出場。
她將玻璃管的一端扎上橡皮膜，并向玻璃管內(nèi)注入一定量的水，橡皮膜出現(xiàn)往外凸出的現(xiàn)象。章麗分析：玻璃管中未注入水時，橡皮膜是平的；注入水后，橡皮膜向下突出，說明橡皮膜受到了水對它向下的壓強(qiáng)，也就說水對容器底部有一個向下的壓強(qiáng)。
李銘出場：“我直接使用章麗的裝置就能驗證液體會產(chǎn)生向上的壓強(qiáng)。”說著，李銘將玻璃管中的水倒掉，把玻璃管帶橡皮膜的一端豎直向下插入水中，這時橡皮膜向內(nèi)凹。他分析道：橡皮膜向內(nèi)凹，說明橡皮膜受到了向上的壓強(qiáng)，說明水對橡皮膜施加了力的作用，有力、有受力面積就產(chǎn)生了壓強(qiáng)，方向豎直向上。而且玻璃管插入水中越深，橡皮膜向內(nèi)凹陷得就越多，說明液體壓強(qiáng)隨深度增加而 ① 。
章麗說：我往玻璃管中多注入一些水，水的深度增大，橡皮膜向外凸出也會厲害，也可說明液體壓強(qiáng)隨深度的增加而增大。
楊柳第三個出場，她說：“你們的實驗都是小兒科。”他將玻璃管的兩端管口都用橡皮膜包扎好，先讓玻璃管豎放浸沒在水中（如圖1）。觀察發(fā)現(xiàn)：玻璃管上下的橡皮膜都向內(nèi)凹進(jìn)，且下面的橡皮膜向內(nèi)凹進(jìn)得多。橡皮膜上下都凹陷，說明橡皮膜受到水向上和向下的壓強(qiáng)；橡皮膜凹陷的程度大，說明橡皮膜受到的壓強(qiáng)大，而不同的因素只有液體的深度，說明了液體壓強(qiáng)隨深度的增加而增大。接著，她把玻璃管橫放浸沒在水中（如圖2），觀察到玻璃管左右的兩個橡皮膜都向內(nèi)凹進(jìn)，且凹進(jìn)程度相同，因為左右兩個橡皮膜所處的深度相同，既說明了液體向左向右都有壓強(qiáng)，也說明了在液體內(nèi)部同一深度的地方向各個方向的壓強(qiáng) ② 。
最后曉東出場，他首先按照章麗的做法，將玻璃管的一端扎上橡皮膜，并向玻璃管內(nèi)注入一定量的水，出現(xiàn)橡皮膜往外凸出的現(xiàn)象。邊做邊說，這個現(xiàn)象說明了什么問題？ 圖1 圖2
“廢話，這個實驗剛才章麗做過！”他們拒絕回答。請你幫助他們回答一下：
③ 。
接著曉東拿上刻度尺，量了量玻璃管中水柱的高度h水。“量這個干什么？”大家一致問道。
緊接著，曉東將這個裝有水的玻璃管緩慢插入食鹽水中，當(dāng)玻璃管下面橡皮膜的表面與水平面相平時，他讓楊柳幫忙測量管底到鹽水液面的高度h鹽。曉東分析說：玻璃管外面的鹽水能讓向下凸出的橡皮膜恢復(fù)到水平，說明鹽水對橡皮膜有一個向 的壓強(qiáng)；當(dāng)橡皮膜表面相平時，鹽水對橡皮膜向上的壓強(qiáng)和水對橡皮膜向下的壓強(qiáng)相等，鹽水柱的高度比水柱的高度小，說明液體的壓強(qiáng)還跟液體的 ⑤ 有關(guān)。由p鹽=p水推導(dǎo)有：ρ鹽水g h鹽水=ρ水g h水，由此可計算出鹽水的密度ρ鹽水= ⑥ ，請你幫曉東計算一下。
李銘認(rèn)為實驗肯定存在很大的誤差：因為玻璃管中水柱的高度h水是在橡皮膜向外凸出時測量的，與玻璃管插入鹽水中橡皮膜相平時的水柱深度并不一致，凸出部分水柱的表面積小于玻璃管中水柱的橫截面積；當(dāng)橡皮膜相平時，凸出部分的水回到玻璃管，這部分水的橫截面積變大，高度減小，也就是測量出來的玻璃管中水柱的高度比橡皮膜內(nèi)外平衡時的水柱高度要大，因此計算出來的鹽水密度值會偏 ⑦ 。
雖然存在著一定誤差，但利用液體壓強(qiáng)求液體密度的方法是大家所沒有想到的，大家被他的這種善于思考的精神折服，也對李銘的質(zhì)疑精神表示佩服，最后一致推舉曉東獲勝。
參考答案：①增大 ②相等 ③水對容器底部有一個向下的壓強(qiáng) ④上 ⑤密度 ⑥ρ水h水/h鹽水 ⑦大從港珠澳大橋說液體壓強(qiáng)
港珠澳大橋是一座連接香港、珠海和澳門的巨大橋梁（圖1為該橋路線設(shè)計示意圖），工程路線起自香港國際機(jī)場附近的香港口岸人工島，向西接珠海/澳門口岸人工島、珠海連接線，止于珠海洪灣，路線總長為55公里。建成后，港珠澳大橋?qū)⒊蔀槭澜缱铋L的跨海大橋，開車從香港到珠海的時間將由目前的3個多小時縮減為半個多小時。
圖1 圖2
在海水中建橋，難度很大。建橋得先打樁，樁打好后可以支撐橋面。打樁前先得在規(guī)劃好的地點(diǎn)鉆孔，但海水是流動的，施工時常會埋設(shè)鋼護(hù)筒（如圖2）來定位需要鉆的樁位。
鋼護(hù)筒壁厚約10mm，護(hù)筒定位時，先以樁位中心為圓心，根據(jù)護(hù)筒半徑在土上定出護(hù)筒位置，護(hù)筒就位后，施加壓力將護(hù)筒埋入約50cm。如下壓困難，可先將孔位處的土體挖出一部分，然后安放護(hù)筒埋入地下。在埋入過程中應(yīng)檢查護(hù)筒是否垂直，若發(fā)現(xiàn)偏斜，應(yīng)及時糾正。陸上護(hù)筒埋放就位后，將護(hù)筒外側(cè)用粘土回填壓實，以防止護(hù)筒四周出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，回填厚度約40－45cm，頂端高度高出水面0.4-0.6m， 筒位距孔心偏差不得大于50mm。這個過程，想想都是那么的困難。
水下施工不只是困難，而且還很危險。2010年10月18日上午9點(diǎn)多鐘，浙江嘉興電廠三期取水口施工工地突發(fā)事故，正在施工的范師傅被困在了海底的鋼筒中。事發(fā)時，范師傅正在護(hù)筒底部與水泥樁的連接處作業(yè)，突然海水漲潮，水壓增大，致使鋼護(hù)筒中上部突然發(fā)生變形，范師傅被困在護(hù)筒底部，距離海平面18米。受漲潮影響，鋼筒受到了擠壓，就像是個被捏扁的易拉罐。據(jù)目測，這里最窄的地方，已被擠壓到只剩3-5cm寬（圖3為當(dāng)時現(xiàn)場示意圖）。
數(shù)十名工人和20多名消防官兵和民警在現(xiàn)場進(jìn)行營救，在最開始的兩天，有8個潛水員輪番作業(yè)在水下進(jìn)行切割和清淤的工作，后來增加到17名潛水員。救援方案是先清淤，然后切斷基樁，再然后把鋼護(hù)筒吊起，最后切開鋼護(hù)筒救出范師傅。范師傅最終在被困77小時后成功獲救，但我們通過這個事件也真正認(rèn)識到了液體壓強(qiáng)的威力。
圖3大氣壓生活應(yīng)用舉例
山東省鄒平縣臨池中學(xué) 房國銘
學(xué)完大氣壓的知識后，我找到了三個大氣壓在生活中應(yīng)用的例子，與大家一起分享。
一、家禽自動喂水器
如圖1所示，把一個裝滿水的酒瓶倒立在裝著水的盤子里，使瓶頸浸沒在盤內(nèi)水面下，就做成了一個簡便家禽自動喂水器。它的工作原理是：瓶內(nèi)水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)遠(yuǎn)小于外界大氣壓，當(dāng)瓶口浸入水中時，瓶口內(nèi)外的壓強(qiáng)相等，水不會流出；當(dāng)家禽飲水使盤子里的水面下降而水瓶口剛露出水面時，空氣可以從瓶口進(jìn)入瓶內(nèi)，使瓶內(nèi)壓強(qiáng)大于外面大氣壓強(qiáng)，瓶內(nèi)的水就會流出。瓶內(nèi)水流出后可升高盤里的水位，使瓶口重新沒入水中，直至瓶口內(nèi)外壓強(qiáng)相等，水就停止流出。這樣只要瓶內(nèi)有水，盤里的水就能自動地得到補(bǔ)充，實現(xiàn)家禽自動喂水。
二、輸液中的自動調(diào)整裝置
如圖2所示是醫(yī)院給病人輸液時，為使藥液勻速滴下的調(diào)整裝置。圖中B為輸液瓶，A為輸液管，C為調(diào)整塑料管。輸液時要保持藥液勻速下滴，其實質(zhì)是要求在瓶內(nèi)藥液不斷減少過程中輸液管瓶下口處的壓強(qiáng)保持不變。隨著液體的下滴，液體高度產(chǎn)生的壓強(qiáng)與液面上氣體壓強(qiáng)之和減小到大氣壓之下時，空氣就會進(jìn)入瓶內(nèi)，因此在整個輸液過程中，瓶口處的壓強(qiáng)總等于大氣壓強(qiáng)，這樣藥液便能勻速下滴。
三、鍋爐中的自動限壓閥及壓力鍋上的自動限壓閥
圖3所示，是鍋爐自動保險閥門。圖中D為鍋爐，S為閥門，O為支點(diǎn)。A為一橫桿，可繞O點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。G為重物。當(dāng)鍋爐內(nèi)水蒸氣的壓強(qiáng)增大到一定值時（即鍋爐內(nèi)水蒸氣的壓強(qiáng)大于大氣壓強(qiáng)），鍋爐內(nèi)氣體對閥門S產(chǎn)生向上的壓力，使閥門S上移并打開，鍋爐內(nèi)水蒸氣從閥門處跑出一部分，使鍋爐內(nèi)壓強(qiáng)減小。當(dāng)鍋內(nèi)壓強(qiáng)減小時，杠桿在重物G的作用下向下移，使閥門S處封閉。這樣就可以使鍋爐中的壓強(qiáng)始終保持在一定的范圍。冰面救人
每到深秋時節(jié)，成群的天鵝便會陸續(xù)飛臨山西省運(yùn)城市平陸黃河濕地棲息過冬，為秋冬的黃河濕地增添一份和諧與靈動。近年來，隨著當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的改善，平陸黃河濕地成了天鵝等鳥類的樂園。截至目前，平陸黃河濕地共有鳥類230多種，其中，國家一二級重點(diǎn)保護(hù)鳥類有37種。
2011年2月4日，張帆與父母來到運(yùn)城平陸黃河濕地觀賞天鵝，突然間，在冰水交融的湖面上，一落水女孩凄厲呼救。張帆迅速趴在了冰面上，匍匐著向前爬去救人。張帆艱難地爬到女孩身后，把在冰面上撿到的女孩遺落的圍巾甩給女孩，并向她高喊：“趕緊抓‘繩子'” （如圖所示）。女孩很快抓緊了“繩子”，無奈女孩的身體太重，張帆反倒一次次差點(diǎn)被拖入水中。張帆長時間的匍匐，加速了冰的熔化，張帆感覺身下涌出一股股冰水，耳邊不斷響起“咔嚓咔嚓”的冰裂聲。就在千鈞一發(fā)的時刻，景區(qū)管理人員帶著救生圈，系著長繩趕來增援，落水女孩終于被托出湖面。就在張帆救人之時，父親張京平正在遠(yuǎn)處專心拍攝天鵝，忽然，在湖中央，一個掙扎著的女孩闖入他的鏡頭，緊接著，一個匍匐行進(jìn)的身影，也進(jìn)入他的視線。他屏住呼吸，小心翼翼地按動快門，見證、記錄著一個正在發(fā)生、可遇不可求的事件！張京平調(diào)整焦距，使年輕人的面容清晰地出現(xiàn)在鏡頭里，卻驚恐地發(fā)現(xiàn)--救人的小伙，竟是他的獨(dú)生兒子張帆！
請回答下列問題：
（1）張帆趴在冰面上匍匐著爬去救人，是因為趴在冰面上能增大與冰面的__________，減小對冰面的______，使冰面不易裂開。
（2）張帆用“繩子”去拉女孩時，反倒差點(diǎn)被拖下水中，說明了________________。（3）張帆耳邊不斷響起“咔嚓咔嚓”的冰裂聲是由于冰的__________產(chǎn)生的。
（4）張京平使用的照相機(jī)鏡頭相當(dāng)于一個________鏡。
參考答案：
接觸面積（受力面積）；壓強(qiáng)
（2）物體間力的作用是相互的
（3）振動
（4）凸透汽車超載與路面破壞
超載是當(dāng)前瀝青路面損壞的主要原因。我國公路上汽車超載情況相當(dāng)普遍，各地都作過專項調(diào)查，提出了大量的報告。多數(shù)得出超載率達(dá)40-70%，甚至80%，個別車輛超載一倍，甚至兩倍、三倍，情況十分嚴(yán)重。因此，以15年使用期設(shè)計的瀝青路面，3-5年就要大修，浪費(fèi)了大量的資金。
例1　汽車是我們都十分熟悉的交通工具，它在給我們的生活提供了便利和促進(jìn)了社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時，卻因車輛超載損壞公路每年造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)300億元。請你運(yùn)用所學(xué)的物理知識解答下列問題：
（1）載重汽車都安裝了較多的車輪，且輪胎上有凸凹不平的花紋，其目的是 ；
（2）國家規(guī)定，載重車輛的輪胎對地面的壓強(qiáng)應(yīng)控制在7×105Pa以內(nèi)。有一輛自重2×104N的6輪汽車，如果每個車輪與路面的接觸面積為200cm2，若以地面承受壓強(qiáng)為準(zhǔn)，請你計算該汽車允許裝載的貨物的最大質(zhì)量是多少？(g取10N／kg)
解析　（1）載重汽車安裝較多的車輪其目的是減小壓強(qiáng)，在輪胎上有凸凹不平的花紋其目的是增大摩擦力；
（2）根據(jù)“載重車輛的輪胎對地面的壓強(qiáng)應(yīng)控制在7×105Pa以內(nèi)”，計算地面承受的最大壓力：F=pS=7×105Pa×200×10－4m2×6=84000N，因為F=G貨＋G車，
則G貨＝F-G車=84000N-20000N=64000N，
裝載貨物的最大質(zhì)量為：m=G貨/g=64000N/10N/kg=6400kg=6.4t。
例2　假定有一輛自重為5 t、載重量為10 t的汽車。請你計算下面的問題：（g取10 N/kg）
（1）這輛汽車滿載時對水平路面的壓力是多少？
（2）如果該車汽車前后共有10個輪胎，每個輪胎與地面的接觸面積約為0.04m2， 那么水平路面受到了多大壓強(qiáng)？
（3）假定汽車超載10 t貨物，那么它對水平路面的壓強(qiáng)是多大呢？汽車超載因素增加了多少壓強(qiáng)呢？
解析　（1）汽車滿載時的質(zhì)量為：m0=5t+10t=15t=15000kg ，它對路面的壓力為：G0=mg=15000kg×10N/kg=150000N；
（2）汽車滿載時對水平路面的壓強(qiáng)為：p0=F/S=150000N/（10×0.04m2）=375000 Pa；
（3）汽車超載時對水平路面的壓強(qiáng)為：p1=F/S=（150000N+100000 N）/（10×0.04m2）=625000 Pa，增加的壓強(qiáng)為：△p=625000 Pa-375000 Pa =250000Pa。

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