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8.3 大氣壓與人類生活
第八章 神奇的壓強
知識點
怎樣知道大氣有壓強
知1－講
1
1. 覆杯實驗
實 驗 操 作 將裝滿水的玻璃杯蓋上紙片，然后把杯子倒置，松開壓住紙片的手，觀察紙片是否會掉下
轉動玻璃杯，改變杯口的朝向，觀察紙片是否會掉下
知1－講
續表
現象 分析 倒置后紙片掉不下來，說明紙片受到了力，紙片下方只有空氣，所以這個力是空氣施加的 杯口朝向不同，紙片都不掉下，說明空氣向各個方向都有力
結論 大氣壓強確實存在 大氣向各個方向都有壓強
知1－講
深度理解
由于空氣受到重力的作用，且具有流動性，故地球上的物體單位面積上受到的大氣壓力，在數值上等于大氣壓強。
1654 年，德國馬德堡市市長做了著名的馬德堡半球實驗，證明大氣壓不僅存在，而且很大。
知1－講
2. 其他證明大氣壓存在的實驗
實 驗 現 象 準備大小兩支試管，大試管里裝滿水，把小試管開口向上放到大試管里，一起倒過來，會發現小試管沿大試管自動上升 用易拉罐裝適量的水在酒精燈上加熱至沸騰。然后，用橡皮泥堵住罐口，用冷水澆后發現易拉罐被壓癟 將點燃的棉球扔入口向上裝有細砂的廣口瓶中，迅速將剝殼的熟雞蛋塞住瓶口，火熄滅后，觀察到雞蛋慢慢被吸入瓶內
知1－講
續表
現 象 解 釋 大試管里面空氣被水排走， 小試管在大氣壓的作用下被壓了上去 易拉罐內的空氣被加熱后膨脹排出， 溫度降低后罐內氣壓減小， 外界氣壓將罐壓扁 火熄滅后， 瓶內溫度降低，氣壓減小，而瓶外氣壓不變，瓶外大氣壓將雞蛋壓入瓶中
結論 大氣對浸在其中的物體有壓強
知1－講
拓展提高
利用抽氣機和真空罩證明空氣有壓強
將塑料吸盤貼在玻璃真空罩里，用真空泵抽氣，一段時間后，塑料吸盤掉下。這是因為吸盤外側沒有了空氣產生的壓強，吸盤便不能貼在物體的表面。
知1－講
3. 大氣壓產生的原因
水有重力，對浸在里面的物體有壓強，如圖1 所示，生
活在水中的魚受到水的壓強。空氣也有
重力，對浸在里面的物體也有壓強。如
果把籠罩著地球的大氣層比作浩瀚的海
洋，我們就生活在大氣海洋的底部，大
氣對我們產生很大的壓強。
知1－講
總結歸納：
(1)大氣壓強：由大氣產生的壓強，簡稱大氣壓。大氣壓很大。
(2)大氣壓產生原因：空氣受到重力的作用，而且能夠流動，因而空氣內部向各個方向都有壓強。
(3)證明大氣壓存在的實驗：馬德堡半球實驗等。
知1－講
關聯思考怎樣使大氣壓強“原形畢露”？
大氣壓雖然普遍存在，但在日常生活中如果不善于觀察，卻并不能感到它的存在，這是因為研究對象兩側同時受到大氣壓的作用，其作用效果相互抵消，不能表現出來，要想使大氣壓“原形畢露”，必須要削弱某一側的氣壓，使物體的兩側產生壓力差，其作用效果就會明顯顯現出來。生活中人們常常采用排空氣法和加熱法來產生壓力差。
知1－練
例 1
[模擬·東莞]下列圖中的事例發生，不是由大氣壓引起
的是( )
知1－練
解題秘方：大氣壓強的存在可以用實驗來證明，我們學過的實驗中有：馬德堡半球實驗、瓶吞雞蛋實驗、覆杯實驗等。
知1－練
解析：點燃瓶內酒精棉，并迅速將雞蛋放在瓶口，瓶內氣
壓減小，在外界大氣壓作用下，雞蛋被壓入瓶中，故A 不符合題意；紙托水杯，紙因為受到大氣壓對其向上的“支持”力不會掉下來，水不會流出，故B 不符合題意；橡皮膜凸出，因為液體對容器底部有壓強，不是由大氣壓引起的，故C 符合題意；吸盤能吸在墻上是由于受到大氣的壓力，是由大氣壓引起的，故D 不符合題意。
答案：C
知1－練
1. 用空易拉罐來體驗大氣壓強的存在， 下列操作能達到目的的是( )
A. 用手捏易拉罐，易拉罐變癟
B. 用重物壓易拉罐，易拉罐變癟
C. 讓易拉罐從高處下落撞擊地面， 易拉罐變癟
D. 用注射器抽取密封空易拉罐中
D
知2－講
知識點
怎樣測量大氣壓
2
1. 利用注射器測量大氣壓
實驗點撥
注射器拉力法測大氣壓原理
活塞將開始被拉動時，其受到的力為平衡力，所受的拉力F等于大氣壓力F=F大氣，F=pS=，故p=。
知2－講
實 驗 步 驟 先把注射器的活塞推至頂端, 把管內空氣排出。
用橡皮帽把注射器的小孔堵住。
然后在活塞下端懸掛鉤碼,并逐漸增加鉤碼數量, 直到活塞將開始被拉動為止。
知2－講
續表
實驗 步驟 用刻度尺測出注射器的全部刻度的長度L, 得出活塞的橫截面積S=
計算 論證 由p==計算此時大氣壓強的值
知2－講
關聯思考為什么不能用p=ρgh 計算大氣壓值？
關聯結果
大氣分布不均勻，越到高空，空氣越稀薄，密度越小，同時大氣層的頂端沒有嚴格界限，因而地表附近某點大氣深度也無法知道，故不能用p=ρgh計算大氣壓。
知2－講
(1)實驗過程
實 驗 步 驟 長約1 m 的玻璃管內裝滿汞液，封住口后倒置插入汞液槽中；再將玻璃管傾斜，觀察管內外液面高度差
2. 托里拆利實驗測量大氣壓
知2－講
續表
現象 汞柱下降直至某一高度處停止，與管外汞液面形成高度差，高度差約為760 mm
結論 大氣壓跟760 mm 高的汞柱產生的壓強相等
知2－講
(2)理論分析
如圖2 所示，設大氣壓為p0，設想在管內與管外汞相平處取一液片AB，由于液片AB 靜止不動，作用在液片AB向下和向上的壓力相等，即F下=F上，向下的壓力是在液片AB 上方的汞的重力產生的，即F下=G=ρ汞ghS，式中S 為液片的面積。
知2－講
向上的壓力是由于大氣壓產生的，即F上= p 大氣S，又因為F 下=F 上，則p 向上=p 向下,p 大氣=p 汞=ρ汞gh=
1 3.6×103 kg/m3×9 .8 N/kg×0.76 m ≈ 1.01×105 Pa。
知2－講
深度思考 實驗中為什么不使用水，而用汞液做這個實驗？
深度理解
p大氣=p水= ρ水gh水，h水= = ≈ 10.3 m，如果使用水來做實驗，水柱會高達10.3 m，實驗比較難操作。
知2－講
(3)探究汞柱的高度差是否會變化
實驗 操作 玻璃管傾斜 玻璃管加粗 玻璃管中混有空氣
實驗 結果 管內外液面高度差不變 管內外液面高度差不變 管內外液面高度差會減小
結論 管內外液面高度差只與大氣壓的大小、玻璃管上方是否有空氣有關，而與玻璃管是否傾斜、粗細無關
知2－講
思想方法
理想模型法
在推導大氣壓等于管中汞柱產生的壓強時，在玻璃管和汞液槽中交界面處，假設有一個液體構成的薄片，它的厚度為0，稱為液片AB，由它靜止時受力平衡可以推出大氣壓等于液片上方汞柱產生的壓強。液片AB即為理想化的模型。
知2－講
思想方法
轉換法測量大氣壓
利用液片靜止時，大氣壓等于汞柱對液片的壓強，將大氣壓轉換成汞柱的壓強進行測量。
知2－講
關注細節
(1)水銀柱高度是指管內外水銀面的豎直高度差；
(2)汞會揮發汞蒸氣，汞有毒，注意安全。
知2－講
3. 氣壓計 測定大氣壓的儀器。
無液氣壓計 水銀氣壓計
優點：使用方便；缺點：不精確 優點：精確；缺點：不方便攜帶
知2－講
總結歸納：
(1)大氣壓的值：1 個標準大氣壓(atm)=760 mm 高水銀柱產生的壓強=1.01×105 Pa。
(2)常見的氣壓計：無液氣壓計、汞氣壓表。
知2－練
[中考·棗莊]如圖3 是測量大氣壓強的實驗裝置，玻璃管長約1 米，槽內裝有水銀。
例 2
知2－練
下列說法正確的是( )
A. 將玻璃管從豎直位置適當向右側傾斜，玻璃管內外水銀面的高度差仍為760 mm
B. 若將玻璃管向上提2 cm，但玻璃管口仍在槽內水銀面以下，則玻璃管內外水銀面高度差變為780 mm
C. 在實驗中，若玻璃管內混入少量空氣，所測的大氣壓值偏大
D. 將此裝置從山腳移到山頂，管內外水銀面高度差變大
知2－練
解題秘方：在托里拆利實驗中，玻璃管內外水銀面的高度差是由外界大氣壓的大小決定的，只要外界大氣壓不變，在玻璃管頂端真空的情況下，管內外水銀面的高度差不會改變。
知2－練
解析：在測量過程中，由于外界的大氣壓不變，則支持的水銀柱的高度不變，如果玻璃管傾斜，管內水銀的長度會變長，但內外水銀面的高度差不變，故A 正確；玻璃管內外水銀面的高度差是由外界大氣壓的大小決定的，若將玻璃管向上提2 cm，但玻璃管口仍在槽內水銀面以下，不會影響玻璃管內外水銀面的最終高度差，則玻璃管內外水銀面高度差仍為7 6 0 mm，故B 錯誤；
知2－練
若玻璃管內混入少量空氣，空氣會對水銀柱產生向下的壓強，抵消了大氣壓的部分作用效果，玻璃管內外水銀面高度差將變小，則所測的大氣壓值偏小，故C 錯誤；因為大氣壓隨高度的升高而降低，故將此裝置從山腳移到山頂，管內被托起的水銀將下降，即管內外水銀面高度差減小，故D 錯誤。
答案：A
知2－練
2. [模擬·淮安] 物理興趣小組的同學利用圖甲來估測大氣壓的值。
知2－練
(1)若選用圖乙中注射器B，當彈簧測力計被拉到最大值時，活塞仍沒有滑動，則應該換用注射器_____來進行實驗。
C
知2－練
(2) 操作步驟如下：
a. 將活塞推至注射器底端，再用橡皮帽封住注射器小孔，讀出注射器容積V；
b. 將彈簧測力計在豎直方向上校零，拉環固定在墻壁上，鉤子與注射器活塞相連，然后水平向右慢慢地拉動注射器筒，當注射器中的活塞開始滑動時，記下彈簧測力計的示數為F；
知2－練
c. 用刻度尺測出_________________的長度為L；
小慶指出步驟中的錯誤是：________________________，這樣測得的大氣壓______(填“大于”“小于”或“等于”)實際大氣壓。
注射器有刻度部分
彈簧測力計在豎直方向上校零
小于
知3－講
知識點
大氣壓與人類生活
3
1. 大氣壓值與高度的關系(圖4)
知3－講
總結歸納：大氣壓值隨高度增加而減小。海拔越高，大氣壓減小得越慢。
知3－講
2. 高壓鍋
(1)水的沸點與氣壓的關系
實 驗 操 作 燒瓶中的水正在沸騰，用注射器通過橡皮管向其上方打氣，觀察水的沸騰情況
燒瓶中的水正在沸騰，將燒瓶下方的酒精燈撤去，用注射器向外抽氣，觀察水的沸騰情況
知3－講
續表
現象 燒瓶中的水停止沸騰 撤去酒精燈，水停止沸騰，向外抽氣，燒瓶中的水又重新沸騰了
結論 液體表面的氣壓越大，沸點越高；液體表面的氣壓越小，沸點越低
知3－講
(2)高壓鍋原理
制造 原因 在世界之巔的珠穆朗瑪峰上燒水，只要燒到73.5 ℃，水就被燒“開”了。這樣的“開水”，不能把飯菜煮熟，也不能殺死某些細菌
解決 方法 圖中是我國目前常見的高壓鍋。它的氣壓可達1.3 atm，沸點可達120 ℃，便于煮熟一些不易熟爛的食物
制造 原理 液體表面的氣壓越大，沸點越高
知3－講
3. 大氣壓應用
應 用 吸盤掛鉤為什么能吸在墻上？ 鋼筆為什么能吸墨水？ 飲料是否是吸上來的？ “拔火罐”為什么會吸在皮膚上？
知3－講
續表
解釋 吸盤內空氣被壓出時，外部空氣對吸盤的壓力將吸盤壓在了光滑墻壁上 用手捏住橡皮管松開后，管內氣體體積減小，壓強減小，下方墨水在大氣壓作用下被壓進橡皮管 吸氣時，吸管內的氣體減少從而使氣壓減小，杯中的飲料在大氣壓作用下沿吸管上升 火罐內空氣受熱膨脹排出部分，當氣體溫度降低后罐內壓強減小，外界大氣把罐子壓在人的皮膚上
知3－講
巧記口訣
高度增加氣壓小,
沸點跟著氣壓跑，
冬天氣壓變得高,
陰天氣壓又變小。
知3－講
拓展延伸
如圖5所示的離心式水泵是利用大氣壓把水從低處“抽”向高處的。
如圖6所示的高壓氧艙是一種臨床治療設備。
知3－講
拓展延伸
一定質量的封閉氣體，體積越大，壓強越小；體積越小，壓強越大。
知3－練
[跨學科 學科綜合]某制藥廠在制藥時，為了從藥液中提取抗生素粉劑，采用加熱的方法使水沸騰除去水分，但要求藥液的溫度必須保持不超過80 ℃，下列方法可行的是( )
A. 用微火加熱使其沸騰
B. 縮短加熱時間
C. 降低容器內的氣壓，使藥液的沸點低于80 ℃
D. 增大容器內的氣壓，使藥液的沸點低于80 ℃
液體的沸點與液面上方的氣壓有關。
例 3
知3－練
解題秘方：根據沸點的影響因素分析判斷。
答案：C
解析：1 個標準大氣壓下水的沸點為100 ℃，要求藥液在不超過80 ℃的溫度下沸騰，只有減小液面上方的氣壓，才能使水的沸點降低。
知3－練
3. [立德樹人傳統文化模擬·蘇州]如圖①和②是戰國時期的青銅汲酒器取酒要經歷的過程，要完成這兩個過程，手指的操作分別是( )
A. ①摁住方孔，②摁住方孔
B. ① 摁住方孔， ② 松開方孔
C. ① 松開方孔， ② 摁住方孔
D. ①松開方孔，②松開方孔
B
知4－講
1. 活動內容 研究航天服，了解我國航天服的結構、功能、性能以及發展歷程。
2. 活動小組成員 同班同學。
3. 活動前的準備工作 了解近期我國的航天大事記。
知識點
跨學科實踐 研究航天服
4
知4－講
4. 需要展開的研究活動
(1)上網查閱我國研制的航天服相關參數文獻資料，將“飛天”新一代艙外航天服作為一個典型案例，分工合作梳理出以下幾點：航天服的功能和性能是什么？它的結構是怎樣的？它有哪些分類？它的發展歷程是怎樣的？與歷代航天服相比，它進行了哪些方面的改進等？
知4－講
(2)再次分工合作，將航天服相關的匯總資料按照物理、生物、化學、材料等方向進行分類。
(3)了解一些新材料的特點及其應用對人類生活和社會發展的影響，了解我國航天技術的新成就。
知4－講
3. [立德樹人傳統文化模擬·蘇州]如圖①和②是戰國時期的青銅汲酒器取酒要經歷的過程，要完成這兩個過程，手指的操作分別是( )
A. ①摁住方孔，②摁住方孔
B. ① 摁住方孔， ② 松開方孔
C. ① 松開方孔， ② 摁住方孔
D. ①松開方孔，②松開方孔
知4－講
5. 研究活動后續
在課堂進行成果展示與交流：將航天服相關的匯總資料采用文字、圖片、圖表、視頻等多種形式呈現成果，制作演示文稿在班上進行展示交流，對自己在活動中的表現及收獲進行自我評價，與其他同學進行互評。
知4－講
知識鏈接
本次跨學科實踐活動的目的與意義：通過對航天服的研究學習，學會用綜合性、跨學科思維分析問題，培養科學思維與創新能力，形成正確的科學觀念。了解一些新材料的特點及其應用對人類生活和社會發展的影響，了解我國航天技術的新成就，發揚勇攀科技高峰的精神，增強強國的責任感和使命感。
本次活動用到的研究方法有文獻研究法、案例分析法、調查法、比較研究法、定量分析法、定性分析法、經驗總結法等。
知4－練
[教材改編題]2024 年12 月17 日21 時57 分，神舟十九號
航天員乘組身穿我國自主研制的“飛天”艙外航天服圓滿完成首次出艙活動。他們這次出艙活動的時間達到了9 個小時，不僅再次刷新中國航天員出艙活動時長紀錄，也打破了美國保持的世界紀錄。
例 4
知4－練
艙外航天服具有保濕、保溫、供氧、維持壓力、防止各類射線的傷害、維持人體水鹽平衡、遙測通信等功能，并配有背包式生命保障系統，以保障航天員的艙外作業。小宇對航天服開展了一項物理研究，以下是部分內容，請用所學知識幫他補充完整：
知4－練
(1)航天服應該用密度______、隔熱性______的氣凝膠等材質來制作。
解題秘方：根據航天服的特性作答。
小
解析：密度非常小、隔熱性非常好的氣凝膠可以用來制作航天服。
好
知4－練
(2)航天服的手套上面布滿橡膠顆粒，使航天員在執行任務時更容易抓取工具，這是利用增大_______________的方法來______摩擦的。
解題秘方：壓力一定時，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大。
接觸面粗糙程度
解析：手套上面布滿橡膠顆粒，使航天員在執行任務時更容易抓取工具，這是利用增大接觸面粗糙程度的方法來增大摩擦的。
增大
知4－練
(3)航天員的艙外航天服作用之一是保持體表有一定______，保障生命安全；為保證航天員的正常工作，艙外航天服內部的氣壓約為1 個標準大氣壓的，則航天服內的氣壓約為______Pa，這個壓強可以支撐______m 高的水柱。(g取10 N/kg)
壓強
3×104
3
知4－練
解題秘方：1 個標準大氣壓約為105 Pa，據此作答；再利用p=ρgh 計算相應的水柱高度。
解析：太空中沒有氣壓，艙外航天服能產生適當的壓強，保障航天員生命安全；已知1 個標準大氣壓值約為105 Pa，艙外航天服內部的氣壓約為1 個標準大氣壓的，即p=3×104 Pa；由公式p=ρgh 得，h===3 m。
知4－練
(4)如圖7 甲所示，航天員通過面窗觀察胸前設備時，會有視野盲區，所以設計人員在航天服手臂上配有一塊反光鏡，通過反光鏡看到胸前設備上的文字如圖乙所示，航天員看到的“近”
字，在設備上應是
圖丙中的______
(填“①”“②”或“③”)。
②
知4－練
解題秘方：根據平面鏡成像特點解答。
解析：航天服手臂上配有一塊反光鏡，反光鏡相當于平面鏡，通過反光鏡看到胸前設備上的文字如圖乙所示，航天員看到的“近”字，和設備上的字上下一致，左右相反，故選②。
知4－練
4. 航天服內有許多物理知識，對此，小麗做了一個簡單梳理：
(1)航天員在上飛船前，要先換上艙內壓力航天服。若返回艙密封性被破壞，艙內氣壓驟降，航天員體內的液體會劇烈汽化，出現“體液沸騰”的危險現象，這是因為__________________________。而穿上艙內壓力航天服可以避免這種危險現象的出現。
艙內氣壓降低，體液沸點降低
知4－練
(2)航天員特制的“企鵝服”里面有很多彈性袋，像地面上做運動的拉力器，航天員穿上后通過改變彈性袋中彈性帶子的長度，可以改變彈力的______(填“大小”“方向”或“作用點”)，使肌肉得到張緊，避免肌肉萎縮。
大小
知4－練
(3)如圖是我國研發的艙外航天服，航天員穿著
航天服操作胸前的按鈕時會有視野盲區，工程師在航天服的袖子上安裝了兩個小面鏡，使航天員可以通過鏡子看到按鈕，解決視線受阻的問題，造成“視野盲區”的原因及安裝兩個小面鏡所應用的物理知識分別是(　　)
A. 光的直線傳播，光的反射
B. 光的折射，光的反射
C. 光的直線傳播， 光的折射
D. 光的反射，光的折射
A
大氣壓與人類生活
大氣
壓強
存在
測量
變化
重力
流動性
產生
原因

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