9.3大气压强（知识解读）（解析版）

93 大气压强（知识解读）（解析版） •知识点1 大气压强的认识 •知识点2 大气压强的测量方法 •知识点3 大气压的综合应用 •知识点4 估测大气压值实验 •作业 巩固训练 1、大气压强：大气对浸在它里面的物体的压强叫做大气压强，简称大气压；大气压用p0 表示。 2、产生原因：因为空气受重力作用并且具有流动性。 3、马德堡半球实验证明了：（1）大气压的存在（2）大气压很大。 【典例1-1】（2023 春•兴庆区校级月考）下列小实验都与压强有关，其中能证明大气压存 在是（ ） ． B． ． D． 【答】 【解答】解：．口吹硬币跳跃木块时，硬币上方空气流速大，压强小，硬币下方空气流 速小，压强大，所以硬币在压强差的作用下跳起，与大气压无关，故不正确； B．如图实验，当微小压强计的探头在水中深度逐渐增大时，U 形管两边液面高度差变 大，与大气压无关，故B 不正确； 大气压强的认识 知识点1 ．盆景的自动给水装置是利用大气压工作的，瓶内气体和液体的压强之和等于外界大气 压，故正确； D．如图实验，向纸上方吹气时，纸会向上运动，可知流速快的地方压强小，有大气压 无关，故D 不正确。 故选：。 【典例1-2】（2023 秋•浦东新区月考） 垂直 作用在物体表面并指向表面的力叫做压力； 压强是表示 压力作用效果 的物理量。著名的 马德堡半球 实验向人们展示了大 气压强的存在。 【答】垂直；压力作用效果；马德堡半球。 【解答】解：（1）压力是垂直压在物体表面上的力，方向垂直于接触面指向被压物体。 （2）物体所受的压力大小与受力面积之比叫压强，压强是表示压力作用效果的物理量。 （3）著名的马德堡半球实验用两个中间抽成真空而压合在一起的铜半球有力地证明了 大气压的存在，是第一次证明了大气压的存在，并显示出大气压强很大。 故答为：垂直；压力作用效果；马德堡半球。 【变式1-1】（2023 春•槐荫区期中）小华将玻璃杯注满水后，用一硬纸片盖住杯口，倒过 来后，水不会流出来，这是因为（ ） ．水把纸片粘住了 B．纸片很结实没有掉下来 ．大气对纸片有向上的压强 D．纸片与杯口吸住了 【答】 【解答】解：“用纸片把盛满水的杯子盖严，使杯口朝下，纸片不会掉下来，水也不会 流出来”是因为大气对纸片有向上的压力，能支持纸片和杯内的水，故正确，BD 错误。 故选：。 【变式1-2】（2023 秋•宝山区校级期中）著名的 马德堡半球 实验向人们证明大气压强 是很大的，意大利科学家 托里拆利 首次测定了大气压强的数值。如图所示茶壶的 壶嘴和壶身是根据 连通器 原理制成的。 【答】（1）马德堡半球；（2）托里拆利；（3）连通器。 【解答】解：（1）马德堡半球实验用两个中间抽成真空而压合在一起的铜半球有力地 证明了大气压的存在，并显示出大气压强很大。 （2）意大利科学家托里拆利首先完成测定大气压的实验，一个标准大气压能够支持 760mm 高的水银柱，即一个标准大气压相当于760mm 高水银柱产生的压强。 （3）茶壶中的同种液体不流动时，各开口中的液面总是相平的，因此是利用的连通器 原理。 故答为：（1）马德堡半球；（2）托里拆利；（3）连通器。 1、托里拆利实验 （1）精确测量出标准大气压数值的实验：托里拆利实验。 （2）实验过程：在长约1m，一端封闭的玻璃管里灌满水银，将管口堵住，然后倒插在水 银槽中放开堵管口的手指后，管内水银面下降一些就不再下降，这时管内外水银面的高度 差约为760mm。 （3）结论：大气压p0=760mmg=76mg=101×105P(其值随着外界大气压的变化而变 化)。 2、大气压强的测量方法很多 （1）利用气压计。 （2）设计实验。 【典例2-1】（2023 春•临澧县期末）如图所示，以下与压强知识相关的实验，其中分析正 确的是（ ） 大气压强的测量方法 知识点2 ． 如图实验，帕斯卡裂桶实验，证明液体压强随深度的增加而减小 B． 如图实验，压有砝码的桌子放在细沙上，砝码越轻，桌腿下陷越深 ． 如图实验，测出拉动注射器活塞时的拉力 和活塞的横截面积，可估测大气压强的值 D． 如图实验，在室内可以用水代替水银做托里拆利实验 【答】 【解答】解：、由p＝ρg 可知，越大，p 越大，帕斯卡裂桶实验，证明液体压强随深度 的增加而增大，故错误； B、乙图实验，压有砝码的桌子放在细沙上，砝码越轻，对细沙的压力越小，桌腿下陷 越浅，故B 错误； 、由 可知：测出拉动注射器活塞时的拉力和活塞的横截面积，可估测大气压强的值， 故正确； D、丁图实验，在室内不可以用水代替水银做托里拆利实验，因为一个大气压相当于 10m 高的水柱产生的压强，故D 错误。 故选：。 【典例2-2】（2023 秋•普陀区期末）意大利科学家 托里拆利 用如图所示装置进行实验， 首先测得了标准大气压强的值约为10×105帕，表示1 平方米面积受到 压力是 10×10 5 ；实验时，若仅将玻璃管倾斜至虚线位置，则管内水银柱长度将 变大 （选填“变 小”“不变”或“变大”）。 【答】托里拆利；压力是10×105；变大。 【解答】解：意大利科学家托里拆利用如图所示装置进行实验，首先测得了标准大气压 强的值约为10×105帕，表示1 平方米面积受到的压力是10×105；实验时，若仅将玻璃管 倾斜至虚线位置，由于大气压不变，高度不变，但则管内水银柱长度将变大。 故答为：托里拆利；压力是10×105；变大。 【变式2-1】（2023 春•嘉鱼县期末）如图所示是测量大气压强的实验装置，玻璃管长约1 米，槽内装有水银。下列说法正确的是（ ） ．若玻璃管内含有少量空气，会使实验测量值偏小 B．换用较粗的玻璃管，玻璃管内水银柱会变低 ．将该装置移到高处，玻璃管内水银柱会变高 D．将玻璃管稍稍倾斜，管内外水银面高度差变小 【答】 【解答】解：、实验中玻璃管内水银面的上方是真空，若水银面的上方有少量空气，会 产生向下的压强，使水银柱的高度变小，测量结果偏小，故正确； BD、换用较粗的玻璃管，将玻璃管稍稍倾斜，玻璃管内水银柱高度差不变，故BD 错误； 、将实验装置转移到高山上进行的时候，高度增加了，大气压减小了，管内外水银面的 高度差也减小，故错误。 故选：。 【变式2-2】（2023 秋•浦东新区校级期中）水银的密度为136×103千克/米3，它的含义是： 1m 3 水银的质量为136×103千克； 托里拆利 实验利用水银测出大气压强的值为 101×10 5 帕斯卡。 【答】1m3；托里拆利；101×105。 【解答】解：（1）水银的密度136×103千克/米3，根据其定义可知它的含义是1m3水银 的质量是136×103kg； （2）首先测定大气压强值的是意大利物理学家托里拆利做的实验﹣﹣托里拆利实验， 他选用密度较大的水银进行实验，测出一个标准大气压能够支持760mm＝76m 高的水银 柱，即一个标准大气压相当于760mm ＝76m 高水银柱产生的压强，其大小为 101×105P。 故答为：1m3；托里拆利；101×105。 1、空气内部向各个方向都有压强，且空气中某点向各个方向的大气压强都相等。 2、大气压随高度增加而减小；且大气压的值与地点、天气、季节的变化有关。一般来说， 晴天大气压比阴天高，冬天比夏天高。 3、大气压变化规律：在海拔3000 米以内，每上升10 米，大气压大约降低100 P。 4、沸点与压强：一切液体的沸点，都是随气压减小而降低（如在海拔高的山上煮饭，煮 不熟），随气压增大而升高（如用高压锅煮饭快）。 5、体积与压强：质量一定的气体，温度不变时，气体的体积越小压强越大；气体体积越 大压强越小。 大气压的综合应用 知识点3 【典例3-1】（2023 秋•黄浦区期末）下列器材中，利用大气压强工作的是（ ） ．船闸 B．雪地靴 ．密度计 D．真空吸盘 【答】D 【解答】解：、船闸利用了连通器原理，与大气压无关，故不符合题意； B、雪地靴是利用固体压强，压力一定时受力面积越大，压强越小，故B 不符合题意； 、密度计是用来测量液体密度的测量仪器，密度计在液体中漂浮，液体的密度越大，排 开液体的体积越小，故不符合题意； D、真空吸盘，是在外界大气压的作用下，被压住不脱落，与大气压有关，故D 符合题 意。 故选：D。 【典例3-2】（2023 秋•宝山区校级期中）1654 年著名的 马德堡半球 实验证明了大气 压强的存在；珠穆朗玛峰上的大气压比山脚下的大气压更 低 （选填“高”或 “低”）；把药液注射进肌肉 不是 （选填“是”或“不是”）利用了大气压强。 【答】马德堡半球；低；不是。 【解答】解：有力证明大气压强的存在的实验是马德堡半球实验，因为将两个半球中的 空气抽出时，在两侧各用八匹马也很难将半球拉开，这是半球外存在大气压强。 大气压随海拔高度的增大而降低，因此珠穆朗玛峰上的大气压比山脚下的大气压更低。 把药液注射进肌肉，是利用了推力的作用，而不是利用大气压。 故答为：马德堡半球；低；不是。 【变式3-1】（2023•盐城）小明将一根直径约为1m 的吸管插入水中，再用食指堵住吸管 的上端，提起吸管将水取出，水能被取出主要是因为受到（ ） ．摩擦力的作用 B．浮力的作用 ．分子引力的作用 D．大气压的作用 【答】D 【解答】解：将吸管插入水中，用食指堵住吸管上端，拿出吸管时，能把水取出来，是 因为密封在吸管中的气压与吸管中的水柱的压强等于大气压，所以是大气压的作用，故 D 正确。 故选：D。 【变式3-2】（2023 春•徐汇区校级期中）如图是中国“重组新型冠状病毒疫苗”的临床试 验志愿者注射疫苗的情景。注射疫苗用的注射器吸取药液时，是利用 大气压 把药 吸取上来的；注射器的针头做得很尖，是为了 增大 （选填“增大”或“减小”） 使用时的压强，以便容易刺入人体。 【答】大气压；增大。 【解答】解：注射疫苗用的注射器吸取药液时，向外拉活塞，针筒内的气压变小，外界 大气压将药液压入针筒内； 注射器的针头做得很尖，是在压力一定时，通过减小受力面积增大压强，以便容易刺入 人体。 故答为：大气压；增大。 1、实验目的、原理、方法 （1）实验目的：估算大气压强的数值。 （2）实验原理： 。 （3）二力平衡:活塞受到弹簧测力计拉力与大气压力处于平衡状态，这两个力是一对平衡 力。 2、实验器材：注射器；弹簧测力计；细线；橡皮帽；刻度尺。 3、器材作用及图像 （1）注射器：实验主体。 （2）弹簧测力计：拉动注射器活塞。 （3）细线：连接器材。 （4）橡皮帽：封住注射器的小孔。 （5）刻度尺：测注射器针筒上有刻度部分的长度。 估测大气压值实验 知识点4 4、实验步骤 步骤①把注射器的活塞推至注射器针筒的底端，然后用橡皮帽封住注射器小孔。 步骤②用细线拴住注射器活塞颈部，使线的一端与弹簧测力计的挂钩相连，然后水平向右 慢慢拉动针筒，当活塞刚开始滑动时，记下弹簧测力计的示数为F。 步骤③读出注射器针筒上有刻度部分的容积V。 步骤④用刻度尺测出注射器针筒上有刻度部分的长度L。 5、实验计算方法 ①注射器近似圆柱体，由体积公式可以算出活塞的横截面积 。 ②根据公式 求出大气压强。 【典例4-1】（2023•锦江区校级开学）在测量大气压强的实验中，为消除活塞与针筒间的 摩擦力对实验的影响，某同学设计了如图所示装置。该同学将刻度尺零刻度线和注射器 的零刻度线对齐，然后观察发现注射器5mL 的刻度线和刻度尺1000m 刻度线正好对齐。 之后该同学将注射器筒固定在水平桌面上，把活塞推至注射器筒底端，用橡皮帽封住注 射器的小孔，活塞通过水平细线与烧杯相连，向烧杯中缓慢加水，当活塞刚开始向左滑 动时，测得杯中水的质量为700g；然后向外缓慢抽水，当活塞刚开始向右滑动时，测得 杯中水的质量为100g。烧杯质量为50g。（g 取10/kg，滑轮间的摩擦和线重不计）则下 列说法正确的是（ ） ．活塞向不同方向运动时，它与针筒间的滑动摩擦力大小不同 B．所测得的针筒横截面积为2×10 5 ﹣m2 ．针筒所受摩擦力的大小为6 D．通过本实验测得的大气压的值为09×105P 【答】D 【解答】解：、无论活塞向哪个方向运动，活塞与针筒壁中间的压力和粗糙程度均不变， 所以活塞与针筒间的滑动摩擦力大小相同，故错误； B、由V＝SL 可得注射器中活塞的面积：S＝ ＝ ＝05m2＝5×10 5 ﹣m2，故B 错误； D、当注射器中的活塞开始向左滑动时，水和烧杯的总重力G1＝m1g＝（07+005） kg×10/kg＝75， 对活塞进行受力分析可得：F 大气+f＝F 拉＝G1＝75； 当注射器中的活塞开始向右滑动时，水和烧杯的总重力G2＝m2g＝（01+005）kg×10/kg ＝15， 对活塞进行受力分析可得：F 大气﹣f＝F 拉′＝G2＝15； 两式联立解得：F 大气＝45，f＝3， 则测得大气压的值：p＝ ＝ ＝09×105P；故错误，D 正确。 故选：D。 【典例4-2】（2023 秋•闵行区期中）小明同学利用注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材测 量大气压强的值，实验步骤如下。 （1）把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用橡皮帽堵住注射器的小孔，目的是 为了排尽注射器内的空气 ； （2）如图所示，用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部，使绳的另一端与弹簧测力计的挂 钩相连，然后水平向右慢慢拉动注射器筒，当注射器中的活塞刚被拉动时，记下弹簧测 力计的示数为 82 ； （3）用刻度尺测出注射器的全部刻度的长度为 600 m； （4）计算得到大气压强的数值为 109×10 5 P； （5）小明了解到班内同学的实验误差普遍很大的原因是 注射器中空气没有排净 。 （写出一条） 【答】（1）排尽注射器内的空气；（2）82；（3）600；（4）109×105；（5）注射器 中空气没有排净。 【解答】解：（1）将活塞推至底部，这样做的目的是为了排尽注射器内的空气； （2）弹簧测力计的分度值为02，读数为82；活塞刚被拉动时，由二力平衡的条件可知： 此时大气压强产生的压力和弹簧测力计的示数相等； （3）由图可知：注射器的全部刻度的长度为800m 200m ﹣ ＝600m； （4）注射器的体积为：V＝45mL＝45×10 6 ﹣m3， 活塞的横截面积为：S＝ ＝75×10 5 ﹣m2； 活塞刚被拉动时，大气压强的数值为：p＝ ≈109×105P； （5）注射器中的空气不可能完全排净，这会使结果偏小；注射器和活塞间有摩擦，这 会使结果偏大；此外，弹簧测力计读数时机选择不准也会影响测量的结果。 故答为：（1）排尽注射器内的空气；（2）82；（3）600；（4）109×105；（5）注射 器中空气没有排净。 【典例4-3】（2023 春•崇川区校级月考）小明利用图示标有25mL 的一次性注射器、弹簧 测力计、细绳、橡皮帽等器材，对大气压的值进行测量。 （1）该实验还缺少的器材是 刻度尺 ； （2）实验时小明将注射器活塞推至注射器筒的底端，然后用橡皮帽封住注射器小孔， 同组的小王发现注射器顶端装针头处，空气无法排尽，这将使得测量结果 小于 （选填“大于”、“小于”或“等于”）当天气压值； （3）如表是小明记录实验情况的表格： 大气压力F/ 注射器容积V/mL ① 活塞面积S/m2 大气压强p/P 60 25 500 05 ② 表中①是 全部刻度的长度 /m ；②是 12×10 5 ； （4）为减小摩擦力对实验结果的影响，小虎对小明同学所做实验进行改进：在原实验 基础上，将活塞推到注射器底端后， 取下橡皮帽 ，再次水平向右慢慢匀速拉动注射 器筒，记下弹簧测力计的示数为10，小明同学计算出的大气压强是 10×10 5 P。 【答】（1）刻度尺；（2）小于；（3）全部刻度的长度/m；12×105；（4）取下橡皮帽； 10×105。 【解答】解：（1）需通过测量长度计算出面积从而计算压强，故还需要刻度尺。 （2）因注射器里有少许空气，它会对橡皮塞产生向外的压力，则测力计测出的大气压 力值偏小，根据压强计算公式p＝ 可以知道，测出的大气压偏小。 （3）根据注射器的体积与注射器全部体积数值的长度，计算出注射器的面积。故需测 出注射器全部刻度的长度。 所测大气压为p＝ ＝ ＝12×105P， （4）当用橡皮帽封住注射器的小孔时，向外拉活塞时，阻碍活塞运动的力有大气压力 与摩擦力。当将橡皮帽取下后，再拉动活塞时，阻碍活塞运动的力是摩擦力。因此，可 以取下橡皮帽，匀速拉动活塞，测出摩擦力，得到大气压力的准确值。 准确的大气压数值为 ＝10×105P。 故答为：（1）刻度尺；（2）小于；（3）全部刻度的长度/m；12×105；（4）取下橡皮 帽；10×105。 【变式4-1】（2023•大丰区校级模拟）小明用注射器、弹簧测力计等估测大气压强值，下 列关于该实验的说法中不正确的是（ ） ．该实验宜选择较细的注射器和量程较大的测力计进行实验 B．实验前要将活塞推至注射器底端，是为了排尽针筒内的空气 ．实验中为了计算针筒活塞的横截面积，应测量针筒壁的全部长度 D．实验测得的大气压值偏小，可能是因为注射器筒内的空气没有排尽 【答】 【解答】解： 、由实验原理可知，当注射器中的活塞刚开始滑动时，所需的拉力F＝F 大气＝p 大气S； 若选粗的注射器，横截面积S 较大，需要的拉力较大，可能会超出测力计的量程，所以， 为了测出大气对活塞的压力，该实验宜选择较细的注射器和量程较大的测力计进行实验， 故正确； B、实验时将活塞推至注射器筒的底端是为了排尽注射器内的空气，减小误差，故B 正 确； 、注射器是一个圆柱体形状，因此，应量出其刻度部分的长度，再读出容积V，得出活 塞的面积，故错误； D、实验测得的大气压值偏小，可能是因为注射器筒内的空气没有排尽，故D 正确。 故选：。 【变式4-2】（2023 春•南海区校级期中）小明利用汽车“胎压计”测量大气压，示数如图 甲，他测得的大气压值是p 大气＝ 1×10 5 P，他又利用V＝2mL 注射器、0～10 的弹簧 测力计和刻度尺估测本地的大气压强值，如图乙，他将活塞推至注射器筒的底端，用橡 皮帽封住注射器的小孔，沿水平方向慢慢向右拉动注射器筒，当活塞开始滑动时，此时 弹簧测力计示数为F＝49。然后利用刻度尺测出注射器筒刻度部分的长度L＝4m，则注 射器的横截面积为 05 m2，估测本地大气压强值p'约为 98×10 4 P。 【答】1×105；05；98×104。 【解答】解：（1）由“胎压计”指针位置可知，实际的大气压p 大气＝100kP＝ 100×1000P＝1×105P； （2）注射器筒刻度部分的容积为