资源简介

8.3 空气的“力量”
素养目标
1.经历实验的观察,体验大气压的存在,并能列举出几个证明大气压存在的事例。
2.经历实验探究,估测大气压的大小,体会科学探究的过程。
3.说出大气压随高度的变化关系。
◎重点:大气压的测定。
【预习导学】
生活中的物理
覆 杯 实 验
用一次性纸杯装满水,再用一张硬纸片盖住杯口,倒置过来,发现硬纸片不掉,水也不从杯中流出。若将瓶子倾斜一些,硬纸片不掉,水仍没有从杯中流出。若将整个装置瓶口向下悬挂在密闭玻璃罩内,并用抽气机不断抽去罩内空气,则硬纸片掉下来,水从杯中流出。
　　【问题】实验中,纸片和水出现的现象为何不同 这其中蕴含着什么奥秘
重点梳理
知识点一 大气压强
1.定义:和液体一样,空气内部 方向也都存在压强,这种压强叫作大气压强,简称大气压或气压。
2.产生的原因:地球周围包围着厚厚的空气层(大气层),这些空气同样因受到地球的 而受到重力作用,同时空气又具有流动性,因此大气对浸在其中的物体就产生了压强。
3.大气压存在的证明: 半球实验、覆杯实验、瓶子吞蛋实验、瓶子吹气球实验等,而最早说明大气压存在的实验是1654年的 半球实验。
【参考答案】
知识点一
1.各个
2.吸引
3.马德堡　马德堡
知识点二 测量大气压
1.1644年, 及其同伴通过实验第 次测出了大气压强的大小。
2.托里拆利实验中,灌满汞的玻璃管内部 空气。随着汞柱的下降,管内汞液的上方形成 。此时,大气压强跟 mm高的汞柱产生的压强大小相等。
【参考答案】
知识点二
1.托里拆利　一
2.没有　真空　760
知识点三 大气压强的变化
1.研究表明,大气压与海拔高度之间有一定的关系。离地面越高的地方,大气层越 ,大气压也越 。在海拔2000 m以内,我们可以近似认为,每升高12 m,大气压强大约下降133 Pa。
2.大气压的大小除了随高度的增加而减小外,还随天气的变化而变化,空气湿度大时气压 ;温度高时气压 。因此,一般冬天、晴天气压 ;夏天、阴天气压 。
·学习小助手·
一切液体的沸点,都是在气压减小时降低,气压增大时升高。这里所说的气压是指液体上方的气压,不一定是大气压。
对点自测
2020年11月24日,搭载“嫦娥五号”的运载火箭顺利升空,火箭升空过程中舱外大气压逐渐
。12月17日,“嫦娥五号”从月球带回珍贵的月壤样品,样品惯性大小 。(均选填“增大”、“不变”或“减小”)
【参考答案】
知识点三
1.稀薄　小
2.低　低　高　低
对点自测
减小　不变
【合作探究】
任务驱动一 体验大气压的存在
【实验器材】瓶子、鸡蛋、少许棉花等。
【实验步骤】(1)在瓶子里放少许棉花(图a),点燃棉花并燃烧一段时间(图b)后,在瓶口放上鸡蛋(图c)。
(2)把瓶口向下(图e)再次演示,实验结果:瓶子向上吞了鸡蛋(图f)。
　　1.过一会儿后,在实验中你看到的现象是什么
　　
2.把瓶口向下再次演示,你观察到的现象是什么
　　
3.上述实验说明了什么
　　
4.实验中,点燃瓶内棉花,其目的是什么
　　
5.在瓶口放上鸡蛋,过一会儿瓶子开始吞鸡蛋,其原因是什么
　　
　　6.瓶吞鸡蛋的原因是什么
　　
【参考答案】
任务驱动一
1.答:过一会儿,鸡蛋掉入瓶中,即出现瓶吞鸡蛋的现象(图d)。
2.答:实验结果是瓶子向上吞了鸡蛋。
3.答:大气对处在其中的物体有压强。
4.答:点燃瓶内棉花,瓶内气体温度升高,部分气体被排出,使瓶内空气减少。
5.答:酒精在燃烧过程中,瓶中的空气受热膨胀、体积变大,会被挤出瓶子一部分。当酒精燃烧完之后,用剥壳的熟鸡蛋堵住瓶口时,瓶内气体温度降低,气压减小,而瓶外气压不变,瓶外大气压着鸡蛋进入瓶中。
6.答:外界大气压大于瓶内气压。
任务驱动二 托里拆利实验
【实验器材】长约1 m的细玻璃管、汞、汞液槽等。
【实验步骤】(1)如图所示,取一根长约1 m且一端封闭的细玻璃管。
(2)在细玻璃管内灌满汞,用手指将管口堵住,然后倒插在汞液槽中。
(3)放开手指,让管内汞流下,观察管内外汞面的高度差。
(4)把管子倾斜一些,观察管内外汞面的高度差是否发生变化。
　　【实验现象】管内汞面下降到一定高度就 ,这时管内外汞面的高度差约为 mm;把管子倾斜一些,高度差也 变化。
【现象分析】由于玻璃管内汞面上方是 ,管外汞面上方是 ,因此,是 支持着管内这段汞柱使其不会落下,因此大气压的数值就等于这段汞柱产生的 。根据液体压强公式,求出汞柱产生的压强就求出了大气压的值,p=ρgh= 13.6×103 kg/m3 ×9.8 N/kg×0.76 m=
Pa。
【探究结论】人们通常把等于 mm高汞柱产生的压强的大气压叫作标准大气压,用p0表示,则p0=1.013×105 Pa,约为1.0×105 Pa。
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在托里拆利实验中,玻璃管不能太短,如果玻璃管的长度小于760 mm,则汞柱不会下降,测不出大气压的值;在实验中,玻璃管内不能残留空气。如果管内残留少量空气,则实验中玻璃管内液面上方就不是真空,液面上就要受到一个较小的压强,使测出的大气压的值偏小;汞柱的高度只与大气压的大小有关,与管的粗细、是否倾斜无关,并且汞柱的高度并不一定等于管中汞柱的长度。
【参考答案】
任务驱动二
【实验现象】不再下降　760　不发生
【现象分析】真空　大气　大气压　压强
1.013×105
【探究结论】760
任务驱动三 利用注射器估测大气压的值
提出问题:液体压强可用公式p=ρgh进行计算,而大气的密度受气压影响非常大,且是不断变化的,因而不能用p=ρgh确定大气压的值,那么怎样测出大气压的值呢
制订计划与设计实验:利用二力平衡测量大气压力,再利用p=测量大气压强。
实验器材:注射器、弹簧测力计、刻度尺、细线等。
实验步骤:
(1)如图所示,将注射器的活塞推至注射器筒的底部,排尽空气,用橡皮帽封住注射器的小孔。
(2)用细线拴住注射器活塞的颈部,使线的另一端与弹簧测力计的挂钩相连,沿水平方向向右拉动注射器筒,直到活塞开始滑动时读出弹簧测力计的示数F。
(3)用刻度尺测出注射器全部刻度的长度l,读出注射器的容积V。
(4)利用p==求出大气压的值。
交流与评估:
(1)为了提高气密性,实验中可采用哪些措施
　　
(2)实验中,弹簧测力计选用分度值大些的好还是小些的好
　　
　　(3)实验时,为何用另一只手托住测力计,使测力计和注射器都保持水平方向
　　
(4)实验时,为何选择口径较小的注射器
　　
·学习小助手·
在用注射器估测大气压值的实验中,由于活塞与筒壁之间存在摩擦力,会造成拉力偏大,计算出的大气压的数值偏大。如果不计摩擦力,而没有将注射器内的空气排尽,筒内气体就会有一个较小的压强,测出的大气压的值会偏小。
【参考答案】
任务驱动三
(1)答:用蜡或橡皮帽封住注射器小孔。
(2)答:要选择分度值小的弹簧测力计,分度值越小,测量结果越准确。
(3)答:由于测力计自身有重力,实验时应用另一只手托住测力计,使测力计和注射器都保持水平方向,从而提高实验的精确度。
(4)答:若口径较大,则F很大,弹簧测力计的量程就需要很大。
任务驱动四 学以致用
聪明的你,知道实验中纸片和水出现的现象为何不同了吗
【参考答案】
任务驱动四
答:硬纸片受到水对它向下的压强和外界大气压对它向上的压强,大气压远大于水对硬纸片向下的压强,所以硬纸片不会掉下来,该现象说明了大气压的存在;将瓶子倾斜一些,该实验仍能成功,说明了各个方向都有大气压;若将整个装置瓶口向下悬挂在密闭玻璃罩内,并用抽气机不断抽去罩内空气,则硬纸片不再受到大气压的作用,所以杯中水和硬纸片将落下。

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