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第十一讲大气压强
思维导图
知识梳理
1.大气压强:空气内部向各个方向都有压强,大气对浸在它里面的物体的压强叫大气压强.
产生原因:空气受到重力的作用,而且能够流动,因而空气对浸在它里面的物体产生压强.
(1)证明大气压存在的实验:马德堡半球实验.
(2)测量大气压的实验:托里拆利实验.
注意:
①管内上方是真空,管内水银柱的高度只随外界大气压变化而变化,和管的粗细、倾斜角度、管的长度及将玻璃管提起还是下压等因素无关,只与水银柱的竖直高度有关.
②由于大气压值是变化的,所以只用仪器测定而难以直接用公式进行计算.
③测量工具:气压计.常用的有:水银气压计、空盒气压计(无液气压计)、管式弹簧压强计.
※水银气压计:准确但携带不方便.
金属盒气压计(无液气压计):可改装为登山用的高度计.
2.大气压强的变化
(1)标准大气压:托里拆利实验中规定:760mm汞柱产生的压强即1个标准大气压=1.01×10?Pa.
(2)大气压随高度的增加而减小,但大气压随高度减小的变化是不均匀的.在海拔2000m以内,每升高12m,大气压强降低133Pa(即1毫米汞柱).大气压强随天气的变化规律是冬高夏低,晴高阴低.
3.沸点与大气压的关系
一切液体的沸点,都是气压减小时降低,气压增大时升高.同种液体的沸点不是固定不变的.
4.流体压强与流速的关系
流体流速越大的位置压强越小.反之,压强越大.
5.应用
(1)机翼上、下表面的压强差是产生升力的原因.
(2)跑车尾翼、列车安全线等.
6.利用大气压的知识解释有关现象
在实际生活和生产中有许多利用大气压来工作的装置和现象,如钢笔吸墨水、抽水机抽水、高压锅的设计等.利用这些知识还可以解释许多生活中的相关现象,例如用吸管喝饮料,当用力吸吸管时,吸管内的压强减小,饮料就在外界大气压的作用下被压进吸管,从而喝到饮料,而并非我们平常说的吸进吸管.
实验一:模拟马德堡半球实验
两个皮碗对口挤压,然后两手用力往外拉,发现要用较大的力才能拉开.马德堡半球实验和模拟实验的共同点是:将金属球内和皮碗内的空气抽出或挤出,使金属球内和皮碗内空气压强减小,而外界的大气压强就把它们紧紧地压在一起,要用较大的力才能拉开,这有力地证明了大气压强的存在.
实验二:“瓶吞蛋”实验
用剥了壳的熟鸡蛋堵住广口瓶口,实验前用手轻轻用力,不能将鸡蛋完整压入瓶内.再将点燃的棉球扔入装有细沙(防止烧裂瓶底)的瓶中,迅速将熟鸡蛋塞住瓶口,待火熄灭后,观察到鸡蛋掉入瓶内.上述实验,由于棉花燃烧使瓶内气压升高,而骤冷又会使气压迅速降低,当瓶内压强小于瓶外大气压时,鸡蛋在大气压强的作用下,被压入瓶内.
实验三:“覆杯”实验
玻璃杯内装满水,用硬纸片盖住玻璃杯口,用手按住,并倒置过来,放手后,整杯水被纸片托住,纸片不掉下来.该实验玻璃杯内装满水,排出了空气,杯内的水对纸片向下的压强小于大气对纸片向上的压强,因而纸片不掉下来.
分析上述三个实验,不难理解大气压强存在的问题.因而显示出大气压强的特点:大气向各个方向都有压强.实验四:“虹吸现象”
虹吸是生活中最常见的物理现象之一.虹吸原理就是连通器的原理,加在密闭容器里液面上的压强,处处都相等.而虹吸管里灌满水,没有空气,来水端的水位高,出水口用手掌或其他物体封住.此时管内压强处处相等,但是来水端的水位高,压强大,推动来水不断流出出水口.分析上述现象,其原理是由于液态分子间引力与位能差所造成的,即利用水柱压力差,使水上升后再流到低处.由于管口水面承受不同的大气压力,水会由压力大的一边流向压力小的一边,直到两边的大气压力相等,容器内水面变成相同的高度,水就会停止流动.利用虹吸现象很快就可以将容器内的水抽出.
例题精讲
一、理解气体压强
【例题1】如图是测定大气压值的实验装置,此时管内外水银面高度差是760mm,下列描述正确的是()760mm
A.将玻璃管稍倾斜一点,管内水银柱长度将不变
B.如果管中进了些空气,管内外水银面的高度差将小于760mm
C.将它从山下移到山上,管内外水银面的高度差将变大
D.如果在玻璃管顶穿一个小孔,管中的水银将从上面喷出
【例题2】如图是一个饮水壶的部分结构示意图,a、b是出水管的两端,壶内水面低于出水管的a端,活塞与壶口接触紧密且能自由移动.用力F向下按压活塞,在水从a端匀速流出来(壶内水面始终高于b端)的过程中,壶内气体的温度保持不变.则下列说法中错误的是()
A.壶内气体的压强大小不变
B.壶内气体的体积逐渐变小
C.向下按压活塞的力F逐渐变大
D.壶底内表面所受的压力大小不变
【例题3】如图所示,甲、乙容器中分别盛有水和酒精,当在A处沿水平方向快速吹气时,会发现B、C管中的液体高度上升,设B管内水柱产生的压强为p水,C管内
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