沪粤版（2024）物理八年级下册 8.3 大气压强与人类生活 （课件）

8.3大气压强与人类生活地球是我们的家园，它被厚达 80~100 km 的大气层包围着。和液体一样大气也受到重力的作用，并具有流动性。大气是否也会产生压强呢? 怎样知道大气有压强1.杯中的水为什么不外流在玻璃杯中盛满水，用一张纸片盖住杯口，然后倒过来(图8-3-1)，再缓缓将手掌从纸片上移开，看看杯中的水是否会流出来。想一想：是什么力托住纸片的?杯中的水不会流出来。这是因为杯中充满水，排出了杯中的空气，纸片和水在外界大气压的作用下不会掉下来。2.吸盘为什么会紧紧贴在墙壁上将挂物钩的吸盘压在光滑的墙壁上(图8-3-2)，尽量挤出吸盘里面的空气，即使在钩上挂重物，吸盘仍然不会脱落。是什么力使吸盘紧贴在墙壁上的?这是大气的压力使它紧贴在墙壁上。大量实验和事实证明，大气确实存在着压强。由大气产生的压强叫做大气压强(atmospheric pressure)，简称大气压。马德堡半球实验1654年5月8日，德国马德堡市市长做了一个轰动一时的实验(图8-3-3)。他把两个半径约为 20 cm 的中空铜质半球紧密地结合成一个大圆球，并抽去球内的空气。这时，许多人使劲也拉不开这两个半球。后来，市长叫人找来了16 匹马，分成两队使劲拉，在一声巨响中，两个半球被拉开了。这就是物理学史上著名的马德堡半球实验，是神奇的大气压使两个半球紧紧地贴在一起。 怎样测量大气压大气压有多大呢? 我们可以用一个简单的实验做粗略的测定。如图8-3-4所示，先把注射器的活塞推至顶端，把管内空气排出，用橡皮帽把注射器的小孔堵住。然后在活寒下端悬挂钩码，并逐渐增加钩码数量，直到活塞将开始被拉动为止。为了用这个实验估测出大气压的值，需要测量哪些物理量? 请列出用测得的物理量表示的大气压表达式。你估测的大气压的数值是多少?1643年，意大利科学家托里拆利(E. Torricelli，1608-1647) 首先用实验的方法测出了大气压的值。他在一根长约 1m、一端封闭的玻璃细管内灌满汞液，用手指堵住管口，再将管口向下插入汞液槽中。移开手指后，会看到管内汞柱随即下降。当汞柱降到管内外液面的高度差约为 760mm 时，它就停止下降了。若将管子倾斜，管内外液面的高度差仍保持不变。玻璃细管内汞柱液面上方是真空，而管外汞液面上方受到大气压 p0 作用，正是大气压支持着管内 760 mm 高的汞柱，这表明大气压跟 760 mm 高的汞柱产生的压强相等。后来人们把这个实验叫做托里拆利实验 (图8-3-5)。 通常，人们把 760 mm 高的汞柱所产生的压强，作为1个标准大气压(standard atmospheric pressure)，符为 1 atm。1 atm 的值约为 1.013×105Pa。这相当于 10N 的压力作用在 1cm2 的面积上，比大象躺倒时对地面的压强还大。托里拆利为什么不用水，而用汞液做这个实验?如果用水做这个实验，留在玻璃管中的水柱大约有多高?做托里拆利实验时用汞液而不用水的原因：假设1个标准大气压所能支撑的水柱高为 h水，则 p0＝p水＝ρ水gh水，所以 1.013×105Pa＝1.0×103 kg/m3×9.8 N/kg×h水，解得 h水≈10.3 m。也就是说，如果用水做实验，所需的玻璃管的长度要超过 10.3 m，做实验不方便，所以我们选用密度较大的汞液进行实验。在技术上，可以直接用仪器测量出大气压的大小。如图8-3-6所示的汞气压表，是在托里拆利实验的基础上研制成的图8-3-7是无液气压计，表盘指针能显示气压的大小。气瓶上的压力表就是一种无液气压计。在技术上，可以直接用仪器测量出大气压的大小。如图8-3-6所示的汞气压表，是在托里拆利实验的基础上研制成的图8-3-7是无液气压计，表盘指针能显示气压的大小。气瓶上的压力表就是一种无液气压计。 大气压与人类生活我们生活在地球大气层的底部，大气压与我们的生活息息相关。每个人身上都承受着大气的压力，一个手掌大约要受到 1000 N 的压力。为什么人的身体没有被四面八方巨大的大气压力压瘪呢?这是因为人体内部的压强与外界的大气压平衡。研究表明，大气压随高度变化而变化，在海拔 2 km 以内，每升高 10 m，大气压约减小 111 Pa。高空空气稀薄，大气压降低，空气中氧的含量减少，不能满足人体需要。因此，一般登山的人，在海拔 3~4 km 的高度时，就会感到头晕、头痛、耳鸣，甚至恶心、呕吐；在海拔 4 km 以上的高度时，这些反应就更厉害了。2006年7月1日全线通车的青藏铁路穿越“世界屋脊”，为预防乘客发生高原性缺氧，列车的每节车厢内都配有两套供氧系统：一套是“弥散式”供氧，可保证车厢内的含氧量保持合适的水平；另一套是独立的接口吸氧，旅客有需要时可随时用吸氧管呼吸(图8-3-8)。你知道高压锅的原理吗?让我们先来做一个实验。如图8-3-9(a)所示，用注射器给沸腾的水打气加压，观察水是否继续沸腾。如图8-3-9(b)所示，对沸腾的水停止加热，随即用注射器抽气减压，观察水是否会再次沸腾。通过上面的实验可以知道，水的沸点与水面上的气压有关：当气压增大时，水的沸点升高，沸腾的水停止沸腾；当气压减小时，水的沸点降低，水又再次沸腾。由于水的沸点随气压变化而变化，高山上气压低，水的沸点也低，所以在高山上煮饭时，虽然水已经沸腾很久，但米饭常常还没有煮熟，因此在高山上要用密团的高压锅(图8-3-10)煮饭。高压锅内的气压高于外面的大气压这样就能使水的沸点升高，把饭煮熟。航天服是航天员必备的生命保障和防护救生装备。航天服分为舱内航天服和舱外航天服两种。舱内航天服用于航天员在载人飞船发射、返回时穿着，为航天员提供合适的体表压力、气体成分以及温度、湿度等生存条件。舱外航天服用于航天员离开飞船进行舱外活动时穿着，它的结构和系统比舱内航天服更为复杂。我国自主研制的“飞天”舱外航天服(图8-3-11)，从功能上相当于一个微型的载人航天器。图8-3-11 我国航天员穿着“飞天”舱外航天服在空间站舱外作业离心式水泵离心式水泵是利用大气压把水从低处“抽向高处的。它的结构如图8-3-12所示，主要部分是泵壳和装在泵壳里的叶轮，叶轮的轴跟电动机(或柴油机)的轴相连。水泵启动前，应使泵壳里灌满水。水泵启动后，高速旋转的叶轮将壳里的水甩到出水管内，从而造成叶轮转轴附近的气压减小，这样水就在大气压的作用下，推开底阀沿着进水管进入泵壳。进来的水又被叶轮甩到出水管内······只要电动机持续地带动叶轮旋转，水就会不断地从低处“抽”向高处。高压氧舱高压氧舱(图8-3-13)是一种临床治疗设备。高压氧可以迅速提高血液的氧含量，使缺氧但健全的组织活化起来。此外，高压氧还具有抑制某些细菌生长、杀菌、排毒等作用。因此，高压氧舱已广泛应用于治疗人体组织的创伤。研究航天服●活动主题 2021年8月20日14时33分，经过约 6h 的出舱活动，“神舟十二号”航天员乘组密切协同，圆满完成了出舱活动期间全部既定任务。这次出舱活动进一步检验了我国研制的“飞天”新一代舱外航天服的功能、性能令世人瞩目。航天服的功能和性能是什么?它的结构是怎样的?它有哪些分类?它的发展进程是怎样的?······通过对航天服的研究学习，利用物理、生物、化学、材料等知识，学会用综合性、跨学科思维分析问题,培养科学思维与创新能力,形成正确的科学观念。同时了解一些新材料的特点及其应用对人类生活和社会发展的影响，了解我国航天技术的新成就，发扬勇攀科技高峰的精神，增强强国的责任感和使命感。●方案制订与实施 从有关航天服的问题出发，查找信息和资料，了解我国航天服的结构、功能和性能以及发展历程。●成果展示与交流 采用文字、图片、图表、视频等多种形式呈现成果制作演示文稿在班上进行展示交流，对自己在活动中的表现及收获进行自我评价，与其他同学进行互评。1. (红山期末)下列现象不是由于大气压强造成的是( )A.用吸管将杯中的饮料吸到嘴里B.吸盘式塑料挂钩能牢牢地吸在墙砖上C.拦河坝设计成上窄下宽的形状D.利用活塞式抽水机抽取地下水C2. 如图所示为某同学在学校实验室做托里拆利实验，测得玻璃管内外汞液面高度差为 760 mm，采取下列哪项措施可以改变这个高度差( )A.把玻璃管往上提一提(管口不出汞液面)B.把实验移到高山上去做C.往汞槽内加少量汞D.换用更粗的玻璃管进行实验B3.(河南许昌期末)喜爱户外运动的小广同学利用周末跟随父母游玩时，随身带了个如图所示的自制气压计，当他从山脚到达海拔一千多米的山顶时，发现玻璃管中的液柱变化情况是( )A.上升 B.下降C.不变 D.无法确定A1.茶壶盖上都开有一个小孔，如果把小孔堵住，壶里的水就很难被倒出来。请在家里试一试，并说明原因。把茶壶盖上的小孔堵住，空气不能进入茶壶，向外倒水过程中，茶壶内的气体压强不断减小，在外部大气压的作用下，茶壶里的水就很难被倒出来了。2.用吸管喝饮料时，瓶里的饮料是被“吸”上来的吗?不是。当把吸管内的空气吸走后，吸管内压强减小，在大气压的作用下，饮料就被“压”上来了。3.医院的护士给病人输液时，药水瓶上常插着两根管，一根管给病人输液，另一根管通过瓶盖扎进瓶内药水中，管口向上贴着瓶壁(图8-3-14)。这根看上去闲置的管能省掉吗?为什么?不能省掉。此管是往瓶子里输送气体的，瓶内液面下降，气压减小，外部空气通过此管进入瓶内，维持瓶内气压，保证瓶内药水均匀流出。4.在用图8-3-4所示的方法估测大气压的实验中，如果测得注射器活塞直径 d＝24 mm，活塞质量 m1＝38 g，悬挂钩码的质量 m2＝4 450 g，则实验中测得的大气压为多少?解：F＝G＝G1＋G2＝(0.038 kg＋4.450 kg)×9.8 N/kg＝43.982 4 N， 地球表面被厚厚的大气层包裹着，其中地表至高度为 59 km 处的大气通常称为空气。空气由氮气、氧气、二氧化碳等气体组成。请你想象一下：假如地球上没有空气，会发生哪些情况?以此为题写一篇科学报告，并与同学交流讨论。