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第九章 壓強(qiáng)
第3 節(jié) 大氣壓強(qiáng)
1、知道大氣壓強(qiáng)及實(shí)例；
2、知道托里拆利實(shí)驗(yàn)，知道標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的數(shù)值；
3、能用大氣壓強(qiáng)解釋有關(guān)現(xiàn)象；
4、知道大氣壓強(qiáng)隨高度的變化規(guī)律；
5、會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明大氣壓強(qiáng)的存在。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
知識(shí)回顧
請(qǐng)回顧液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)。
為什么液體會(huì)產(chǎn)生壓強(qiáng)？
液體內(nèi)部朝各個(gè)方向都有壓強(qiáng)，這是由于液體受重力且具有流動(dòng)性。
活動(dòng)
將氣球吹大后松手，比一比誰的氣球飛的遠(yuǎn)。
思考1
在吹氣球的過程中，是越來越容易，還是越來越難，或者是全過程的難易程度相同呢？
思考2
松手后氣球飛了出去，為什么氣球會(huì)飛出去？
思考
我們生活在大氣層的底部，那大氣有沒有向各個(gè)方向的壓強(qiáng)呢？
你能舉出一些實(shí)例，證明你的觀點(diǎn)嗎？
鐵桶被加熱后，封閉桶口，然后澆上冷水，鐵桶為什么會(huì)癟呢？
加熱時(shí)桶內(nèi)氣體膨脹，部分空氣被排出，導(dǎo)致桶內(nèi)氣體變少。密閉桶口澆上冷水以后，桶內(nèi)熱空氣遇冷收縮，體積減少，外界大氣又進(jìn)不到桶里，導(dǎo)致桶內(nèi)氣壓比外界氣壓低。
如果不密封桶口，鐵桶還會(huì)被壓癟嗎？
格里克出生于馬德堡貴族家庭，就讀于萊布尼茲，耶拿大學(xué)和萊頓大學(xué)。他曾在軍隊(duì)中以工程師身份服役，曾于 1646 年 1676 年間任馬德堡市市長(zhǎng)。這時(shí)他一方面從政，一方面從事自然科學(xué)的研究。 1654 年 5 月 8 日，進(jìn)行了馬德堡半球?qū)嶒?yàn)，證明了大氣壓強(qiáng)的存在并展示了大氣壓強(qiáng)的巨大。當(dāng)年的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的兩個(gè)半球仍保存在慕尼黑的德意志博物館中。
小資料
1654 年 5 月 8 日，德國(guó)馬德堡市的市民們看到了一件令人既驚奇又困惑的事情：他們的市長(zhǎng)奧托·格里克，把兩個(gè)直徑 35.5 cm 的空心銅半球緊貼在一起，抽出球內(nèi)的空氣，然后用兩隊(duì)馬（每隊(duì)各八匹馬）向相反的方向拉兩個(gè)半球，如圖所示。當(dāng)這 16 匹馬竭盡全力終于把兩個(gè)半球拉開時(shí)，竟然像放炮一樣發(fā)出了巨大的響聲。這就是著名的馬德堡半球?qū)嶒?yàn)。
小資料
馬德堡半球?qū)嶒?yàn)證明了大氣壓強(qiáng)的存在。
馬德堡半球?qū)嶒?yàn)
思考
大氣壓強(qiáng)是存在的，如何測(cè)量它的大小呢？
測(cè)量
受力面積 S
壓力 F
轉(zhuǎn)換法
測(cè)量壓力的大小
測(cè)量直徑計(jì)算受力面積
要盡力排盡里面的空氣
討論
上述測(cè)量方法準(zhǔn)確嗎？哪里存在誤差？
偏小
（1）吸盤內(nèi)的空氣沒有排盡，且做不到完全密封。
（2）彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)不好確定。
托里拆利實(shí)驗(yàn)
測(cè)量玻璃管內(nèi)外水銀面高度差，間接測(cè)量大氣壓的大小。
玻璃管傾斜以后，雖然管內(nèi)的長(zhǎng)度變長(zhǎng)，進(jìn)入到玻璃管的水銀體積變大了，但是豎直高度不變，依舊是760mm
760mm
為什么大氣壓強(qiáng)等于托起的水銀柱壓強(qiáng)？
A
B
P0
在水銀液面上選A、B兩點(diǎn)。
∴PA=P0
∴P0=ρ水銀gh
∵ A、B兩點(diǎn)在同一水平面上。
∴ PB=ρ水銀gh
∴ PA=PB
∵ A點(diǎn)只受到大氣壓的作用。
∵ B點(diǎn)受到上方水銀柱重力產(chǎn)生的壓強(qiáng)。
因?yàn)檎婵绽餂]有氣壓，所以不用再加上氣體壓強(qiáng)。如果不是真空，進(jìn)去氣體了呢？
A點(diǎn)在液面上，沒有受到液體的壓強(qiáng)，只有大氣壓壓強(qiáng)。
大氣壓數(shù)值：
P0=ρ水銀gh
=×0.76m
=pa
pa
1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓
A
B
大氣壓強(qiáng)P0
h1
C
D
h2
C點(diǎn)的壓強(qiáng)：PC=P0
// C點(diǎn)和自由液面處于同一水平面。
A點(diǎn)的壓強(qiáng)：PA=P0+ρgh1
// A點(diǎn)總壓強(qiáng)等于液面上的大氣壓加上液體的壓強(qiáng)ρgh1 ，
A點(diǎn)在自由液面下方，越往下液體壓強(qiáng)越大。
自由液面
B點(diǎn)的壓強(qiáng)：PB=PA=P0+ρgh1
// B點(diǎn)和A點(diǎn)處于相同的深度，所以壓強(qiáng)相等。
D點(diǎn)的壓強(qiáng)：PD=P0-ρgh2
// D點(diǎn)總壓強(qiáng)等于液面上的大氣壓減去液體的壓強(qiáng)ρgh2 ，
D點(diǎn)在自由液面上方，越往上液體壓強(qiáng)越小。
生活實(shí)用小知識(shí)
求各點(diǎn)處壓強(qiáng)
E
E點(diǎn)的壓強(qiáng)：PE=P0-0.76ρg=0
// E點(diǎn)在真空，沒有壓強(qiáng)。
表示大氣壓的方法
1.013xpa
760mmHg
1、用帕斯卡直接表示
2、用支持的液柱高度表示
大氣壓的測(cè)量工具：氣壓計(jì)。
氣壓計(jì)的種類:
應(yīng)用：實(shí)驗(yàn)室和氣象站
特點(diǎn)：測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確，但不方便攜帶。
利用倒置于水銀槽內(nèi)玻璃管柱中的水銀重量與周圍大氣壓強(qiáng)平衡的原理，以水銀柱的高度表示大氣壓強(qiáng)。
水銀氣壓計(jì)
（1）水銀氣壓計(jì)：
無液氣壓計(jì)的主要部分是一個(gè)波紋狀真空金屬盒。氣壓變化時(shí)，金屬盒厚度會(huì)發(fā)生變化，傳動(dòng)裝置將這種變化轉(zhuǎn)化為指針的偏向，指示出氣壓的大小。
特點(diǎn)：測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確，但是攜帶方便
無
液
氣
壓
計(jì)
應(yīng)用：氧氣瓶、滅火器上的氣壓計(jì)……
（2）金屬盒氣壓計(jì)又叫無液氣壓計(jì)
高度越高,氣壓越低
空氣越稀薄，沸點(diǎn)越低。
速度越快,氣壓越低
有方向性流動(dòng)的分子多，而側(cè)面碰撞的分子少了
影響氣壓大小的主要因素
水的沸點(diǎn)與氣壓的關(guān)系
用注射器給沸騰的水打氣加壓，水還能繼續(xù)沸騰嗎？
對(duì)沸騰的水停止加熱，用注射器往外抽氣減壓，水會(huì)再次沸騰嗎？
當(dāng)氣壓增大時(shí)，水的沸點(diǎn)升高；當(dāng)氣壓減小時(shí)，水的沸點(diǎn)降低。
這就是為什么高原上做飯，不用高壓鍋就做不熟的原因。
沈清同學(xué)利用托里拆利實(shí)驗(yàn)測(cè)量大氣壓強(qiáng)的值，如圖所示，以下判斷正確的是：（ ）
A．此時(shí)大氣壓強(qiáng)等于760mm高水銀柱所產(chǎn)生的壓強(qiáng)
B．若將玻璃管稍稍傾斜，則管內(nèi)外水銀面的高度差將增大
C．若把此裝置從100層樓首層乘電梯帶到頂層，則管內(nèi)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(shí)驗(yàn)，則大氣壓能支持液柱的高度會(huì)增大
D
如圖所示，把一根兩端開口的細(xì)玻璃管，通過橡皮塞插入裝有紅色水的玻璃瓶中，從管口向瓶?jī)?nèi)吹入少量氣體后，瓶?jī)?nèi)的水沿玻璃管上升的高度為h，不考慮溫度變化的影響，把這個(gè)自制氣壓計(jì)從山下移到山上后：（ ）

A
h增大，瓶?jī)?nèi)氣壓大于外界氣壓
h減小，瓶?jī)?nèi)氣壓大于外界氣壓
h增大，瓶?jī)?nèi)氣壓小于外界氣壓
h減小，瓶?jī)?nèi)氣壓小于外界氣壓
P=P0+P1=P0+ρgh
瓶?jī)?nèi)氣體壓P
瓶外大氣壓P0
水柱的壓強(qiáng)P1
飲料是怎樣進(jìn)入口中的？
大氣壓強(qiáng)的應(yīng)用
此時(shí)杯內(nèi)氣體的壓強(qiáng)與外界空氣的大氣壓相等。若吸吸管時(shí)飲料不上升，就相當(dāng)于吸管內(nèi)的氣體減小，導(dǎo)致壓強(qiáng)減小，外界氣壓就把飲料壓入吸管內(nèi)，直到吸管內(nèi)外壓強(qiáng)再次相等。
吸盤是怎樣掛在墻上的？
大氣壓強(qiáng)的應(yīng)用
使用吸盤時(shí)，需要用力將這按壓在墻面上，這個(gè)過程中吸盤內(nèi)的空氣被擠出，內(nèi)部壓強(qiáng)減小，被大氣壓壓在墻面上。
吸盤是怎樣掛在墻上的？
大氣壓強(qiáng)的應(yīng)用
使用吸盤時(shí)，需要用力將這按壓在墻面上，這個(gè)過程中吸盤內(nèi)的空氣被擠出，內(nèi)部壓強(qiáng)減小，被大氣壓壓在墻面上。
大氣壓強(qiáng)的應(yīng)用
問題
高度升高，大氣壓強(qiáng)是如何變化的？
隨著高度升高，大氣壓強(qiáng)逐漸減小。
高海拔地區(qū)由于氣壓低，水的沸點(diǎn)也低，想要煮熟飯，就需要增大壓強(qiáng)。
水的沸點(diǎn)與氣壓有什么關(guān)系？
氣壓減小，水的沸點(diǎn)降低。

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