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第3節大氣的壓強
聯想情景導入
1654年5月8日，德國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，就是發明抽氣機的奧托·格里克，把兩個直徑30多厘米的空心銅半球緊貼在一起，用抽氣機抽出球內的空氣。然后用兩隊馬向相反的方向拉兩個半球。“連l6匹馬(拼命掙扎著)都不能把它們拉開，或者只有費了很大的勁才能拉開它們。當馬用盡了全力把兩個半球最后拉開的時候，還發出了很大的響聲，像放炮一樣，”市民們驚奇地問：“是什么力量把它們壓合得這么緊呢？”“沒有什么，是空氣。”市長這樣回答。而如果把銅半球上的閥門擰開，空氣經閥門流進球里，用手一拉球就開了。這就是著名的馬德堡半球實驗。空氣怎么會產生這么大的壓力呢？
你去過火車站嗎？在火車站的站臺上，標有一道平行于鐵軌的直線。當列車駛過時，不允許旅客站在這條線內，以保證人體與鐵軌離開足夠的距離。你知道這是為什么嗎？
你見過飛機嗎？你仔細觀察過飛機的機翼嗎？為什么飛機機翼的上側都做成凸圓形狀，而下側做成平面形狀呢？
以上這些都是人們克服和利用大氣壓的實例。
重點知識詳解
一、大氣壓強的存在
1．在玻璃杯里盛滿水，在杯口覆蓋一張紙片。先用左手托住紙片，將杯子倒轉過來。當左手拿開后，水不會流下來。
2．把空可樂罐用橡皮塞塞住罐口，用抽氣槍抽出罐中的空氣，可樂罐就被壓癟了。以上現象說明：大氣會向各個方向對處于其中的物體產生壓強。大氣的壓強簡稱大氣壓。
3．馬德堡半球實驗：1654年，德國馬德堡市市長奧托·格里克在馬德堡市表演了一個著名的實驗。將兩個直徑為30多厘米的空心銅半球緊貼在一起，用抽氣機抽出球內的空氣，然后讓馬向相反的方向拉兩個半球。直到兩邊的馬各增加到8匹時。才把半球拉開。馬德堡半球實驗證實了大氣壓的存在。
二、大氣壓的大小
1．測量工具：水銀氣壓計、空盒氣壓計。
2．大氣壓強的單位：百帕(hPa)、毫米汞柱(mmHg)。l毫米汞柱=1.33百帕。
3．大氣壓與地面高度的關系：大氣壓的大小跟大氣的密度直接相關。大氣的密度隨高度而減小，因此離地面越高的地方，大氣壓就越小。
4．標準大氣壓：在海平面附近，大氣壓的數值接近于1.01×105帕(760毫米汞柱)。通常把這個大氣壓稱為標準大氣壓。
三、氣體的流速與壓強的關系
1．氣體的流速與壓強關系的實驗。
實驗操作及現象：用雙手分別捏著兩張紙條的一端，使它們垂掛在胸前。沿兩張紙的中間向下吹氣。當吹氣時，兩張紙條內側氣體流速較大，外側氣體的壓強較大，兩張紙條向一起合攏。
實驗結論：氣體的流速越大，壓強越小；流速越小，壓強越大。
2．液體的流速與壓強關系：跟氣體一樣，液體的壓強也會隨流速的增大而減小。
精典例題解析
[例1] 下列情況中會使大氣壓變小的是 ( )
A．從高山頂下山的過程中 B．從赤道向北極運動過程中
C．從室內到室外的過程中 D．從一樓上升到九樓的過程中
[解析] 不同高度的大氣密度不同，造成大氣壓值不同，離地面越高，大氣密度越小。氣壓值也越小，地球是一個橢球體，赤道直徑比兩極直徑大，因此兩極附近地球對空氣吸引力較赤道附近對空氣吸引力要大些。
[答案] D
[例2] 自來水筆吸墨水時，把筆上的彈簧片按下后松開，墨水吸進橡皮管內，原因是
( )
A．彈簧片彈力作用的結果 B．橡皮管有吸引力
C．手對橡皮管有壓力 D．管外墨水面上大氣壓大于管內氣壓
[解析] 因為當把自來水筆上的彈簧片按下時排出了橡皮管內的一部分空氣，使得松開彈簧片時橡皮管內的氣體壓強小于管外墨水面上的大氣壓強，在管內外氣體壓力差的作用下，墨水被“吸進”自來水筆的管內。
[答案] D
[例3] 杯中裝滿水，用紙片蓋嚴杯口，手按住紙片把瓶子倒過來。放開手后。水不流出來。如圖所示，是________把紙片和水給托住了。
[解析] 此題中水不流出是大氣壓力把紙片和水給托住了。
[答案] 大氣壓
[例4] 草原犬鼠的空調系統。圖甲是非洲草原犬鼠洞穴的橫截面示意圖，洞穴有兩個出口，一個是平的，而另一個則是隆起的土堆。生物學家不是很清楚其中的原因，他們猜想：草原犬鼠把其中的一個洞口堆成±包，是為了建一處視野開闊的嘹望臺，但是如果這一假設成立的話，它又為什么不在兩個洞口都堆上土包呢 ？那樣不就有了兩個嘹望臺了嗎？實際上，兩個洞口的形狀不同決定了洞穴中空氣流動的方向，吹過平坦表面的風運動速度小，壓強大，吹過隆起表面的風速度大，壓強小，因此，地面上的風吹進了犬鼠的洞穴，給犬鼠帶去了習習涼風。
請回答下列問題：
(1)在圖甲上標出洞穴中空氣流動的方向；
(2)試著運用上文提到的物理知識說明，乘客為什么必須站在安全線以外的位置候車(如圖乙所示)。
[解析] 此題是一道簡答題，同時也是一道閱讀探究題。要求我們從短文所敘述的現象中獲取有用信息，并總結得出壓強大小與流體流速的關系，再應用這個結論解釋生活中的現象。吹過平坦表面的風速度小，壓強大，吹過隆起表面的風速度大，壓強小，因此可判斷出空氣是從平坦表面洞口吹入洞內，從隆起表面的洞口吹出。
[答案] (1)如圖所示：
(2)運動火車周圍的空氣流動速度大，壓強小，乘客靠近運動的火車易發生事故。所以必須站在安全線以外。
實踐創新應用
1．取一個小瓶，用嘴從瓶內吸出一部分空氣，小瓶就會掛在嘴唇上，這是因為 ( )
A．嘴把瓶子吸住了 B．瓶外氣壓大于瓶內氣體的壓強
C．瓶內氣體壓強的作用 D．嘴和瓶之問的摩擦作用
2．把玻璃杯盛滿水，用硬紙蓋住。再倒過來，如圖a，紙片能將杯中的水托住，之后，若將杯子慢慢轉動，如圖b、c，則 ( )
A．杯子剛一轉動，紙片就不能將水托住
B．杯子轉動到圖b所示位置時，紙片才不能將水托住
C．杯子轉動到圖c所示位置時，紙片才不能將水托住
D．杯子轉到任何位置，紙片都能將水托住
3．如圖所示，取一個瓶口直徑小于雞蛋的瓶子。在瓶底鋪層沙子，點燃浸過酒精的棉花，把它放人瓶中再用剝了殼的熟雞蛋堵住瓶口，結果雞蛋進到瓶子里。這是因為 ( )
A．雞蛋受重力作用吸進瓶內 B．雞蛋有一定彈性擠進瓶內
C．雞蛋因瓶口的膨脹掉進瓶內 D．雞蛋被大氣壓強壓進瓶內
4．如圖所示的飲料瓶，在瓶子的上下兩角分別有一小孔，灌入水以后，如果用手迅速堵住上孔．則下孔 ( )
A．不斷有水噴出，速度很快
B．水會慢慢地涌出下孔
C．少量水流出孔后，就不再流出了
D．無法判斷
5．有一種用塑料或橡皮制造的掛衣鉤，中間是一個空的“皮碗”。如圖所示，可以把它按在光滑的墻或玻璃上，在鉤上再掛上幾件衣服也不會掉下來，這是因為 ( )
A．墻對它有吸力
B．玻璃對它有吸力
C．衣鉤對墻或玻璃有附著力
D．大氣壓的作用
6．在冬季，剩有半瓶熱水的暖水瓶經過一個夜晚后，第二天拔瓶口的軟木塞時覺得很緊，不易拔出來，其主要原因是 ( )
A．軟木塞受潮膨脹
B．瓶口因溫度降低而收縮變小
C．瓶內氣體因溫度降低而把瓶塞吸住
D．瓶內氣體因溫度降低而壓強減小，大氣壓把瓶塞壓緊
7．如圖是飛機機翼的截面圖，當飛機水平飛行時 ( )
A．機翼下方空氣速度大，壓強小
B．機翼下方空氣速度大，壓強大
C．機翼上方空氣速度大，壓強大
D．機翼上方空氣速度大，壓強小
8．氫氣球升到一定高度可能破裂，其原因是 ( )
A．地球對氣球的吸引力減小
B．空氣稀薄，球內氣體壓強大于球外大氣壓
C．空氣稀薄，球內氣體壓強小于球外大氣壓
D．高空溫度較低
9．下列現象中能說明存在大氣壓的是 ( )
A．潛水員潛入水下越深，所受水的壓強越大
B．蓋在杯口的紙片能托住倒過來的一滿杯水而不灑出
C．水從高處流下，形成瀑布
D．在三峽大壩旁修建大型船閘
10．用嘴吸裝礦泉水的空塑料瓶的瓶口，瓶會變塌。空塑料瓶變塌的原因是____________。
11．為了用注射器抽吸密封在藥瓶中的藥液，醫生先向藥液中注入一些空氣，這樣做的目的是______________________。
12．有航海中，船只向前進。船上的人看見自已的船沒有動，而水在向船只航行相反的方向流動。因此，如果兩艘船靠得很近并肩行駛，如圖所示，兩艘船將會________。這是因為兩船內側水的流速________于兩船外側水的流速，造成了兩船內側水的壓強______于外側水的壓強的原因。
13．將圖所示的裝置接到水流穩定的自來水管上。當水在玻璃管中流動時，可看到a管中的液面比b管中的液面___________。這說明A處的壓強比B處的壓強__________，而B處的橫截面積小，水流速顯然比A處的____________。
14．某同學在做“觀察水的沸騰”實驗時，記錄了下面一組數據，由表中可知，水的沸點為_______℃，水的沸點未達到l00℃是因為在觀察時_________________。
時間(min) O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
溫度(℃) O 92 94 96 98 98 98 98 98 … … …
15．如圖所示，是用托里拆利管在不同高度處測出的大氣壓值，從圖中的數據可以得到的結論是__________________________。請從表中查出海拔高度大約為1km處的烏魯木齊的氣壓為________kPa；測得山上某處氣壓約為80kPa，該處的海拔高度是_________________km。
16．人們在夏天經常用吸管喝飲料。都可以很方便地將飲料吸入口中，如圖甲所示：
(1)甲圖中的人是靠什么將飲料“吸”人口中的？
(2)若將瓶口用塞子塞緊，只在塞子中間打個孔穿過吸管，這樣可以喝到飲料嗎？為什么？如圖乙所示。
(3)若某人同時將兩根吸管含在口中，一根吸管的一端放在水杯中，另一根吸管的一端放在杯外，如圖丙所示，他可以喝到飲料嗎？為什么？
參考答案
1．B 2．D 3．D 4．C 5．D 6．D 7．D 8．B 9．B
l0．大氣壓強
11．增大瓶中藥液上方的壓強
l2．發生碰撞 大 小
13．高 大 快
l4．98 大氣壓小于1個標準大氣壓
l5．大氣壓隨著高度的增加而減小 90 2
16．(1)人是靠大氣壓強將飲料壓入口中的； (2)剛開始時可以喝一點，后來就喝不到了，因隨著飲料的減少，氣體的體積增大，壓強減小，故瓶內氣壓減小到一定程度時。就不能壓起瓶中的飲料了。 (3)喝不到。因當人吸氣時，放在杯外的管子馬上就會將空氣導入口中，不能使放在杯內的管子中的氣壓減小，故喝不到。
課后練習答案
1．藥液滴出后，里面的空氣壓強會變小。如果壓強太小，藥液就不能繼續滴出。插入針頭后，可以及時給瓶內補充空氣，使瓶內空氣的壓強不致減得過低，保證藥液持續滴出。
2．當嘴巴對著瓶口吸氣時，瓶內氣壓會降低，而瓶外較高的氣壓就將瓶子壓在嘴上。
3．(1)當對著兩只乒乓球的中間用力吹氣時，兩只乒乓球之間的氣體流動使兩球之間空氣的壓強小于兩球外側空氣的壓強，這樣，就使兩只乒乓球向中間靠攏。 (2)當對著漏斗使勁吹氣時，乒乓球的上部將產生一股氣流。這樣，乒乓球上部氣體的壓強將小于下部氣體的壓強，所以，乒乓球不會掉下來。
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