初中物理北师大版（2024）八年级下册（2024）第八章 压强和浮力第四节 大气压强精品教学课件ppt

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1.知道大气压的存在及产生原因.2.知道托里拆利实验的原理、过程和结论.盘点3.知道大气压强与高度、天气有关.4.了解活塞式抽水机和离心式水泵是利用大气压强工作的.5. 会用大气压知识解释生产生活中的有关现象.
打开真空封装的罐头，往往需要费很大的力才能拧开瓶盖。
吸盘挂钩可以“吸”在墙壁上，可以用来挂一些轻小的物品
操作1：将硬纸片覆盖于空塑料杯口，轻压后迅速倒置，释放后，观察现象。
原因分析：硬纸片掉下来，是因为受到了重力的作用。
1. 实验探究：大气压的存在
操作2:杯中装满水，盖上硬纸片，用手按住，并倒置过来，松开手，观察现象。
原因分析：杯中装满水，排出了空气，杯内水对硬纸片向下的压强小于大气对硬纸片向上的压强，由于大气压的作用，硬纸片没有掉下来
在覆杯实验中，若将杯口分别朝右下、左下、左、右等方向(如图所示)
【实验结论】大气向各个方向都有压强。
观察现象：改变杯口的朝向后，硬纸片仍没有掉下去。
将塑料瓶装满水并拧紧瓶盖，往瓶身上扎孔，观察现象；再拧开瓶盖，观察现象。
原因分析：拧紧瓶盖，扎孔后，瓶外有大气压，水未流出；拧开瓶盖后，瓶内外具有大气压，水在重力的作用下流了出来。
观察现象：拧紧瓶盖，瓶身扎孔，水未流出；拧开瓶盖后，有水流出来
原因分析：棉花燃烧，瓶内空气受热膨胀被排出一部分，堵上鸡蛋，瓶内气体冷却后，瓶内气压低于外界大气压，在大气压的作用下，鸡蛋被压入瓶中。
观察现象：熟鸡蛋被吞进广口瓶中。
德国马德堡市的市长奥拓•格里克，是一位业余科学家。 1654年5月，他做了一个令人惊讶的实验，才是人们确信大气压强的存在。他做了两个直径36cm的空心铜半球，密合后抽出里面的空气，然后每个半球上栓8匹马，总共16匹马才把两个半球拉开。
实验4：马得堡半球实验
2. 大气压强：包围在地球周围的空气层叫做大气层，大气层产生的压强叫大气压强，简称大气压或气压。3. 大气压强产生的原因：地球周围的空气因为受到地球的吸引而具有重力，因此对浸入大气的物体产生压强，同时因为大气具有流动性，因而大气内部向各个方向都有压强。4. 大气压强的特点（1）大气向各个方向都有压强；（2）在同一高度向各个方向的压强相等。
5. 大气压强存在的现象
6. 平常感受不到大气压存在的原因 大气压在我们周围时刻存在，但我们却没有感受到，这是因为人身体内外空气相通，身体各部分内外所受到的压力相同，内外平衡的缘故。
【典例1】拿一空铁皮罐，放入少许水，罐口打开，放在火上将水烧开。将铁皮罐口用盖子盖紧，小心地放入盆内，然后用冷水浇铁皮罐。发现铁皮罐变瘪了，如图所示，关于铁皮罐变瘪的原因，下列说法正确的是（    ）A．冷水的压力使铁皮罐变瘪 B．大气压使铁皮罐变瘪C．铁皮罐内空气膨胀使铁皮罐变瘪D．铁皮罐变瘪与压力无关
【详解】当烧水时，罐内的水产生大量的水蒸气，把大量的空气排出铁皮罐外；用盖子盖紧，当用冷水浇铁皮罐时，罐内的水蒸气液化成小水珠，罐内水蒸气减少，气压降低，小于外界大气压，铁皮罐在外界大气压的作用下被压扁，故B正确，ACD错误。
思考：当我们使用非常高的管子，将它注满水，那么一旦当它产生的压强大于大气压，会发生什么现象？
在如图实验装置中，如果根据大气压所能托起水柱的最大高度，我们就能测出大气压的数值。 人们发现用水做实验时，水柱太高，达到10米多高。思考：能否换用一种液体来降低液体的高度呢？
意大利科学家托里拆利首次利用水银测出了大气压的大小，因此该实验被叫做托里拆利实验。
你会选择哪种液体进行实验？
①在长度大约1米、一端封闭、一端开口的玻璃管中灌满水银，排出空气。
③待开口端全部浸入水银时放开手指，将管子竖直固定，当管内水银停止下降时，读出此时水银柱的高度，约760mm。
②一只手握住玻璃管中部，用另一只手指紧紧堵住玻璃管开口端并把玻璃管小心地倒插在盛有水银的槽里。
玻璃管上端为真空，没有大大气压，管外水银面的上方是空气，玻璃管内的水银面之所以能够高于水银槽内的水银面，是因为大气压支撑管内这段水银柱使它不会落下。
大气压的数值等于它支撑的这段水银柱产生的压强，即p大气=p水银=ρ水银gh
P大气压=ρ水银gh =13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m =1.013×105 Pa
【特别提示】粗略计算时可取标准大气压为1×105 Pa
为什么大气压强等于水银柱的压强？
因为是玻璃管外部的大气压强支持着水银柱，所以大气压强就等于管内水银柱的压强。
在1954年第十届国际计量大会上，科学家对大气压规定了一个“标准”：在纬度45°的海平面上，当温度为0℃时，760mm高水银柱产生的压强叫做1标准大气压。
1标准大气压=1.013×105 Pa=760毫米水银柱
帕（pa）、 毫米水银柱高（mmHg柱）
2. 对托里拆利实验的几点认识（1）水银柱的高度是指管内外水银面的竖直高度差，不是指管内水银柱的长度，所以实验过程中，只要测量正确（测量高度差），玻璃管是否倾斜不影响实验结果。（2）做托里拆利实验时，不易选用粗管，原因是：①耗用水银多；②不容易堵住玻璃管口，易漏气。（3）管内水银柱的高度与大气压的大小有关，而与管的粗细、长度、形状等无关。（4）玻璃管管口在水银槽内的深度不影响实验结果，稍微向上提或向下按玻璃管，只能改变管内水银柱上方真空部分的体积，而水银柱的高度不变。（5）玻璃管中要充满水银，不能混有气泡。若玻璃管内混入少量空气，由于这部分空气也有压强，管内水银面的高度差会变小，使测得的大气压强值会偏小。
【典例2】小梁同学用实验测量某地大气压的值。她在长约1米，一端封闭的玻璃管里灌满水银，用手指将管口堵住，然后倒插在水银槽中，放开手指，管内水银面下降到一定高度时就不再下降，如图所示。
（1）从图中可知大气压值等于        mm水银柱产生的压强。（2）往玻璃管中倒入水银时，要倒满是因为                           。（3）将玻璃管倾斜放置，管内与管外水银面高度差将    。（4）将玻璃管顶部敲一个小孔，你认为会出现的现象是：   。
这样可排出玻璃管中的空气
玻璃管中水银会下降到与管外水银面相平璃管中的空气
【典例3】著名的托里拆利实验首次测量了大气压强值，如图所示是探究小组的同学利用器材测量当地大气压强的场景，测得的大气压强等于       mm高水银柱所产生的压强。已知水银密度ρ=13.6×103kg/m3，则100mm高水银柱所产生的压强为       Pa。
【详解】[1]读图可知，玻璃管内水银面到水银槽中水银面的垂直高度为750mm，因此，当时的大气压强等于750mm高水银柱产生的压强。[2]100mm水银柱产生的压强为p=ρgh=13.6×103kg/m3×10N/kg×100×10-3m=1.36×104Pa
（1）气压计：测定大气压的仪器。
在托里拆利实验中，如果玻璃管旁立一个刻度尺，读出水银柱的高度，就知道当时的大气压了。这就是一个简单的水银气压计。水银气压计比较准确，但携带不便。
分为水银气压计和无液气压计。
（3）金属盒气压计（又称无液气压计）
它的主要部分是一个波纹状真空金属盒，气压变化时，金属盒厚度会发生变化，传动装置将这种变化转化为指针的偏转，指示出气压的大小。
取一个瓶子，装入适量带色的水，再取一根两端开口的细玻璃管，在它上面画上刻度，使玻璃管穿过橡皮塞插入水中。从管的上端吹入少量气体，使瓶内气体压强大于大气压，水沿玻璃管上升到瓶口以上。
根据玻璃管内水柱的高低，就可以知道外部大气压强的大小。
即：P内上=p0 + ρ水gh水
在玻璃管内的底部取一液片“AB”，因为液片静止，所以 p内=p大气压+p水
因为瓶内气压基本不变，即水对液片向上的压强 p内基本不变，所以当外界大气压强 p0 降低时，h水变大。
该气压计会受温度的影响，当温度升高时，瓶内气压P内变大，h水变大。
拿着自制气压计从一楼到五楼，记录并观察玻璃管内水柱的高度（即管内与瓶内水面的高度差）。
现象：拿着自制气压计从一楼到五楼，会发现管内水面的高度差变大。
大气压随高度增加而减小
注意：使用自制气压计时，需确保瓶口严密封闭，避免漏气。切勿直接手触瓶身，以防受热干扰，影响瓶内气体压强的准确性。
视频观看——《用自制气压计探究大气压与高度的关系》
4. 大气压与高度的关系
【问题探究】如下图所示，为大气压测绘人员所绘制的大气压与高度的关系图，通过观察，你能发现大气压与高度有什么关系吗?
【探究发现】位置越高，大气压能支持的水银柱的高度就越小，说明大气压大小不是一成不变的，高度越高的位置大气压越小，海平面附近，大气压强约等于标准大气压。
珠穆朗玛峰的高度接近海拔9km，则其峰顶的大气压约为多少？相当于海平面上大气压的百分之几？
珠穆朗玛峰峰顶的大气压约为31kPa，相当于海平面上大气压的30%
因为大气压强随高度的增加而减小，我们可测出不同高度的气压值，把它们的对应关系刻在无液气压计的刻度盘上即可。
如果无液气压计的刻度盘上标的是高度，就变成了高度计。
【典例5】自制的水气压计，把它由山顶移至山脚，玻璃管中的水柱的高度变化情况是（假设瓶口密闭不漏气，移动过程中整个瓶子没有与外界发生热传递）（　　）A．降低 B．升高 C．先降低后升高 D．先升高后降低
【详解】图示气压计的原理是：瓶内气压不变，它等于大气压和细玻璃管内水柱产生的压强之和，当高度减小时，大气压增大，细玻璃管内水柱产生的压强减小，玻璃管中的水柱会沿细玻璃管降低，故A符合题意，BCD不符合题意。
(1)实验现象：如下图所示，将水加热至沸腾后停止加热，沸腾停止，若将烧瓶内部的空气抽出，停止沸腾的水又重新沸腾起来。
抽出空气，瓶内的气压降低，停止沸腾的水还能重新沸腾起来，说明瓶内水的沸点降低了 液体的沸点与液体表面上方的气压有关，气压降低沸点降低，气压升高沸点升高。
5. 沸点与气压的关系
水的沸点在标准大气压下是100 ℃ 。
大气压增大时水的沸点升高，气压减小时水的沸点降低。
大气压强越大，水的沸点越高
水的沸点与大气压值的对照表
在海拔8848米的珠穆朗玛峰顶上，大气压约为31000pa，水的沸点大约是：70℃（69~75℃之间均可）
可以得出水的沸点与大气压之间的关系是：
因为海拔越高，大气压越低；气压越低，水的沸点越低；所以海拔高度越高，水的沸点越低。
②水的沸点与海拔高度的关系
在青藏高原，大部分地区水沸点仅84~87℃。部分哨所海拔超五千米，水沸点约70℃，此温难以煮熟面条。
【典例6】小聪观察到用高压锅煮肉会更快煮烂，书上说是气压影响了其沸点，他想探究沸点与气压的关系，便和同学合作设计了以下实验方案。
【实验设计】①小聪先按图甲的方案组装仪器。烧瓶瓶口敞开，用酒精灯加热烧瓶里的水，以此测量当前气压下的沸点。他还少安装了            ；（填写器材名称）②如图乙所示，小聪用烧瓶模拟高压锅，用气泵（既可以抽气又可以打气）向瓶内打气以提高瓶内气压（安全范围内）； ③将器材全部安装好后，每隔2分钟分别记录瓶内水的温度；
甲图装置的温度变化情况：
乙图装置的温度变化情况：
【评估交流】①由上述两个表中的数据，可以得出结论：              ；②小张同学认为还应该做一个低于当前气压时水的沸腾实验，才能更好地得出①中的结论，你觉得可以进行什么操作？   
液体的沸点与其表面的气压有关，液体表面的气压越大，液体的沸点越高
要做低于当前气压时水的沸腾实验，可以用气泵抽出部分烧瓶中的气体后，重新进行水沸腾实验
【评估交流】③小聪同学想起课本说“停止沸腾的水，浇上冷水后会重新沸腾”。这是因为浇冷水后烧瓶内水蒸气发生了 （填物态变化名称）导致内部气压降低，沸点降低。       
压力锅是利用液体的沸点随液体表面的气压增大而升高的原理制成的。用它煮饭时，锅内气压高于外面的大气压，使锅内水的沸点升高，饭煮熟得快。
如下图所示，抽水机运作前，需先向泵壳注满水，排尽空气。启动后，叶轮在电机驱动下飞速旋转，泵壳里进水管的水也随叶轮高速旋转，同时被甩入出水管中，这时叶轮附近的压强图减小，大气压迫使低处的水推开底阀，沿进水管进人泵壳，进入泵壳的水又被叶轮甩入出水管，这样一直循环下去，就不断把水送到了高处。
视频讲解——《离心泵抽水机的工作原理》
3. 活塞式抽水机及其工作原理
（1）圆筒：抽水机的主体部分,为活塞上下移动提供了空间.（2）活塞：跟筒壁紧密接触同时又可以上下移动，（3）单向阀：只能向上开启的阀门,当活塞向下移动时,阀门B关闭、阀门A打开;当活塞向上移动时,阀门A关闭,阀门B打开。（4）把手和支点：控制活塞的移动。
甲图：提起活塞时，阀门    关闭，大气压迫使水推开阀门   ，进入圆筒；
乙图：压下活塞时，阀门B  ，活塞下面的水推开阀门   ，涌入活塞上面；
丙图：再提起活塞时，阀门   关闭，它上面的水从出水口流出，   迫使水推开阀门B，水就进入圆筒。
动画讲解——《活塞式抽水机的工作原理》
【典例7】下列现象中没有利用大气压强的是（　　）A．把药液注射进肌肉里B．抽水机把水从低处抽往高处C．用吸管吸瓶中的饮料D．塑料挂钩利用吸盘贴在光滑的墙面上
【详解】A．把药液注射进肌肉里，是靠人推动活塞产生的压强，不是利用大气压强，故A符合题意；B．抽水机把水从低处抽往高处，是叶轮转动将抽水机内的水甩出，使抽水机内形成真空，水在外界大气压的作用下被压上来，故B不符合题意；C．用吸管吸瓶中的饮料，是先把吸管内的空气吸走，在外界大气压的作用下，饮料就被压进吸管里，故C不符合题意；D．塑料挂钩利用吸盘贴在光滑的墙面上，是先把吸盘和墙之间的空气排出，吸盘在大气压的作用下被压在墙上，故D不符合题意。
空气内部各个方向都有压强
产生原因：重力、流动性
管内外水银面高度差约为760mm
标准大气压可取1.0×105Pa
海拔越高，气压越低，液体沸点越低
液体沸点与气压关系的应用：高压锅
1. 如图所示，用易拉罐、水、橡皮泥、酒精灯、铁架台组成的装置体验大气压的存在，下列说法中不正确的是（　　）A．易拉罐被压瘪说明大气压的存在B．在橡皮泥下方先垫一枚硬币能更好的将罐口堵住C．待罐口出现白雾，将罐口堵住，立即能看到易拉罐被压瘪D．用少量酒精注入罐中代替水，也能体验大气压的存在
【详解】A．用橡皮泥堵住罐口，把酒精灯撤去，让易拉罐自然冷却，易拉罐内部压强减小，在外界大气压作用下，易拉罐被压瘪，故A正确，不符合题意；
B．在橡皮泥下方先垫一枚硬币，垫硬币后罐口小了，更容易快速、更好的将罐口堵住，故B正确，不符合题意；
C．待罐口出现白雾，将罐口堵住，堵住后温度较高，内部水蒸气还不能立即液化。不能立即看到易拉罐被压瘪，故C错误，符合题意；
D．酒精更容易汽化，用少量酒精注入罐中代替水，也能体验大气压的存在，故D正确，不符合题意。
2. 为证明大气压强的存在，小明将塑料杯装满水做纸片覆杯实验，如图甲，如果用圆规的针尖在纸片上戳了很多小孔，水      流下来；如图乙，如果杯底有一个小孔，轻轻移开手指，水      流下。（选填“会”或“不会”）
【详解】[1]当用圆规的针尖在纸片上戳了很多小孔，由于塑料杯内部与塑料杯外隔绝，在外界大气压的作用下，水不会流下来。[2]当塑料杯顶端被扎破一个小孔时，塑料杯中水上方的大气压与纸片下方的大气压相等，塑料杯中的水和纸片在自身重力的作用下会下落。
3. 针对如图甲所示的托里拆利实验，学习小组的同学们进行了讨论：由于大气压受海拔高度的影响，若将此实验拿到高山上进行，玻璃管中的水银柱会       （选填“升高”或“降低”）；如图乙所示，若用来做实验的玻璃管长度只有50cm，此时大气压可支持76cm高的汞柱，在M处开一小孔，管内水银       （选填“会”或“不会”）涌出形成“喷泉”。
【详解】[1]若将此实验拿到高山上进行，海拔升高，气压变小，则玻璃管中的水银柱会降低。[2]若在玻璃管的顶部M处开一个小孔，玻璃管和水银槽构成一个连通器，根据连通器特点可知，管内的水银下降，直到与外面的水银面相平，不会喷出。
4. 如图，将自制气压计从致远楼一楼带到六楼的过程中，细管内水柱的高度和外界气压的变化情况分别是（　　）
A．上升，降低B．下降，升高C．上升，升高D．下降，降低
【详解】大气压随海拔高度的增加而减小，所以从山脚到山顶大气压会降低，又因瓶内空气的压强不变，所以在瓶内气压的作用下，会有一部分水被压入玻璃管，使管内水柱上升。
5. (1)小明为了观察大气压随高度的变化，带上一个外壳比较薄而软的空矿泉水瓶，在高山上拧紧瓶盖，使瓶里空气密封，然后坐车从高山上下到海拔很低的山脚，发现瓶子变瘪了，如图所示。可知：海拔越低，大气压越 （填“高”或“低”）。(2)较冷的冬天，仍取一个这样的瓶子，在里面装上小半瓶温度较高的热水，立即拧紧瓶盖，使瓶里空气密封，待瓶里热水冷却后，发现瓶子变瘪了。可知：其它条件不变时，温度越低，瓶内气压越 （填“高”或“低”）。
【详解】(1)[1]小明带上一个外壳比较薄而软的空矿泉水瓶，在高山上拧紧瓶盖后瓶内和瓶外的气压相等，坐车从高山上下到海拔很低的山脚，发现瓶子变瘪了，是因为在山脚时，瓶外的气压大于瓶内的气压，瓶子被压瘪了，故海拔越低，大气压越高。
(2)[2]瓶子变瘪了，是由于瓶内的气压小于瓶外的气压，大气压压瘪的，故它条件不变时，温度越低，瓶内气压越低。
6. 小明在进行估测大气压实验时，先用弹簧测力计拉住注射器的活塞，慢慢向右移动注射器，如图甲所示，活塞刚好被拉动时，弹簧测力计的示数为0.8N；再将活塞推到注射器底端并用橡皮帽封住注射器的小孔，如图乙所示，重复图甲中操作，活塞刚好被拉动时，弹簧测力计的示数为3.2N。已知活塞的横截面积是 0.3cm2，则大气压强的测量值为（　　）A．1.07×105PaB．0.8×105PaC．0.98×105PaD．1.33×105Pa