课程解读

一、学习目标：

1. 认识大气压强的存在。

2. 了解托里拆利实验的原理。

3. 了解生活中利用气压的现象。

4. 知道流体的压强大小与流速的关系。

5. 会用所学流体的压强知识分析解决实际问题。

 

二、重点、难点：

重点：理解大气压强的现象；托里拆利实验原理；初步了解流体流动时压强的特点

难点：大气压强知识的应用；能用流体压强与流速的关系简单解释生活中的一些现象。

 

三、考点分析：

知识点

考纲要求

题型

分值

大气压

了解

填空、选择题

3~6分

托里拆利实验原理

理解

填空、选择、

实验探究题题

3-6分

流体压强与流速的关系

知道

填空、选择题

1-3分

 

知识梳理

 

1. 大气压

①大气压的存在

马德堡半球实验的结论：

1）大气对浸在它内部的物体会产生压强，这个压强称为大气压强，简称大气压。

2）大气压产生的原因：大气受到重力的作用，同时又具有流动性。

3）空气内部向各个方向都有压强。

②托里拆利实验

证明了大气压的存在，同时说明大气压非常大。

③大气压的大小

p=ρ汞gh

=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m

=1.01×105Pa

约为76厘米水银柱产生的压强，大气压强的数值为1.01×105帕

④气压计

A. 金属盒气压计（无液气压计）

B. 水银气压计：测量结果准确，缺点是携带不方便。

大气压随高度的上升而降低

2. 流体压强与流速的关系

①流体压强与流速的关系

在气体中，

流速越小的地方，压强越大；

流速越大的地方，压强越小。

在液体中

流速越大的地方，压强越小。

②飞机的升力。

 

典型例题

知识点一：大气压强

*例1. 一标准大气压能支持多高的水柱？为什么做托里拆利实验时不用水而用水银？

       解：

       ∵

       ∴

答：一标准大气压能支持10.34m高的水柱。如果用水来做托里拆利实验，大气压能支持10m多高的水柱，则玻璃管的长度也需要10m多，无论从制作、操作和观察上来讲都十分不便。而用水银来做这个实验，一标准大气压只能支持760mm水银柱，这样操作起来就方便多了。所以做托里拆利实验时不用水而用水银。

 

例2. 两块玻璃沾水之后压在一起，为什么就很难将它们分开？

答案：两块玻璃沾水之后，它们之间没有空气，也就没有空气压强，外界的大气压紧紧地把两块玻璃压在一起，故很难将它们分开。

 

例3. 下图是活塞式抽水机的工作示意图。请仔细观察图中活塞运动及阀门开启的情况，试说明活塞式抽水机的工作原理。

答案：活塞式抽水机也叫汲取式抽水机，是利用活塞的移动来排出空气，造成内外气压差而使水在气压作用下上升被抽出。当活塞下降时，进水阀门关闭而排气阀门打开；当活塞上升时，排气阀门关闭，进水阀门打开，在外界大气压的作用下，水从进水管通过进水阀门从上方的出水口流出。这样，活塞就在圆筒中上下往复运动，不断地把水抽出来。

拓展：下图为活塞式抽水机的工作示意图。请写出活塞式抽水机抽水的正确顺序      

A                   B               C

答案：B A C

 

知识点二：流体压强与流速的关系

例4. 在火车站或地铁站的站台上，离站台边缘１m左右的地方标有一条安全线，乘客必须站在安全线以外的地方候车，这是为什么呢？

答案：当快速运行的火车驶来时，火车旁边的空气随火车高速流动，而离火车较远的空气基本静止，因此远离火车处的空气压强大，靠近火车处的空气压强小，如果站在钢轨附近，人身前受到的空气压强小于身后受到的空气压强，人就会被推向火车，如火车以50km/h的速度行驶，就相当于有80N的力推着站在钢轨旁的人，容易发生事故。

 

*例5. 某地发生龙卷风，将很多人家的屋顶掀飞，但人们发现了一个奇怪的现象：凡是龙卷风发生前将门窗关严后再撤离的人家大部分屋顶都被掀飞了，而走得匆忙忘记关门窗的人家的屋顶大都保存了下来。为什么会发生这种现象？

答案：龙卷风从屋顶快速刮过时，屋顶上方的空气流动加快，气体压强变小，关严门窗后，会使屋内的压强大于屋外的压强，是压强使屋顶被掀飞。如果门窗没关，风从屋顶和屋内同时通过，屋内外压强相差不大，因此屋顶就不会被掀飞。

 

提分技巧

 

1. 托里拆利实验中水银柱的高度只与外界大气压强有关，与水银柱是否倾斜无关，玻璃管中水银柱的上方为真空。

2. 解流体压强与流速关系类题时应首先确定物体表面的空气流速，然后比较压强的大小。

 

预习导学

 

1. 为什么潜水艇既能沉下去又能浮上来？

2. 读一读关于阿基米德的故事，你能从中得到什么启示吗？

阿基米德的故事

叙拉古的亥厄洛王叫金匠造一顶纯金的皇冠，因怀疑里面掺有银子，便请阿基米德来鉴定一下。这个难题让阿基米德回家苦思了几天。一天，当他进入浴盆洗澡时，发现水漫溢到盆外，于是悟得了不同质料的物体，虽然重量相同，但因体积不同，排出的水也必不相等。根据这一道理，就可以判断皇冠是否掺假了。阿基米德高兴得跳了起来，赤身奔回家中，口中大呼：“尤里卡！尤里卡！”（希腊语，意思是“我找到了”）他将这一流体静力学的基本原理，即物体在液体中减轻的重量，等于排去液体的重量，总结在他的名著《论浮体》中，后来以 “阿基米德原理”著称于世。

 

同步练习

一、选择题

1. 做托里拆利实验时，下面哪种情况对管内水银柱的竖直高度有影响（      ）

A. 玻璃管的粗细                    B. 玻璃管的倾斜程度

C. 玻璃管插入水银槽的深度          D. 外界大气压的变化

2. 做托里拆利实验时，当玻璃管中的水银稳定后，在管顶穿一个小孔，那么管内水银将（     ）

A. 往上喷出                                   B. 降到与管外水银面相平的位置

C. 稍微下降                                   D. 保持原来的高度不变

3. 在广口瓶底铺一层沙子，将浸过酒精的棉花点燃并投入瓶中，过一会把剥了皮的熟鸡蛋放在瓶口，则鸡蛋会（      ）

A. 弹起来      B. 停在原位不动         C. 慢慢进入瓶中         D. 以上情况都有可能发生

4. 用自来水钢笔吸墨水时，只要把弹簧片按几下再松开，墨水就会被吸到橡皮管里去，这是因为（      ）

A. 橡皮管有吸力  B. 弹簧片有吸力  C. 大气压的作用         D. 橡皮管里的真空有吸力

5. 下列现象中，不能说明大气压存在的是（      ）

A. 堵住茶壶盖上的小孔，壶里的水就不容易倒出

B. 可用吸管把杯中的果汁吸到口中

C. 托里拆利实验

D. 船闸

6. 托里拆利实验中，玻璃管内液柱的高度取决于（      ）              

A. 外界大气压强                         B. 外界大气压强和管的粗细

C. 外界大气压强和液体密度               D. 外界大气压强和玻璃管的倾斜程度

7. 盛满水的玻璃杯，用硬纸片把杯口封严，小心地将杯口朝下，纸片不会掉下来，这是因为（      ）

A. 纸片太轻了                           B. 空气对纸片向上的压力大于水的重力

C. 水把纸片粘住了                       D. 水由于惯性处于静止状态

*8. 下列哪一事例可以说明大气压的存在（      ）

A. 用吸管吸牛奶                         B. 冰棒熔化

C. 手握橡皮圈发生形变                   D. 水往低处流

9. 把装满水的量筒浸入水中，口朝下，然后用手握住筒底向上提，在管口离开水面以前，量筒露出水面的部分（      ）

A. 是空的                   B. 有水但不满            C. 充满水                  D. 无法判断

10. 秋天，树叶枯黄飘落在地面上，当一辆高速行驶的汽车驶过时，路旁的树叶（      ）

    A. 从路旁飞向汽车    B. 不受影响                C. 从路中间飞向路边  D. 只向上飞扬

11. 飞机的机翼形状为（      ）

A. 上平 下凸           B. 上凸  下平         C. 上、下全凸                 D. 上、下全平

12. 飞机能够在空中水平飞行的原因是（      ）

A. 机翼下方和上方相比，空气流速大、压强小

B. 机翼下方和上方相比，空气流速大、压强大

C. 机翼上方和下方相比，空气流速大、压强小

D. 机翼上方和下方相比，空气流速大、压强大

 

二、填空题

13. 由于空气也受___ __力的作用，而且能流动，因而空气内部向___ ____方向都有压强。

14. 大气对浸在它里面的物体产生的压强叫___________，简称__________。

15. 著名的_ ___________实验有力地证明了大气压强的存在，这个实验是由________________主持的。

16. 测定大气压值的著名实验是___________实验，大气压值约为___ _______帕。

17. 在测定大气压值的实验中，所用玻璃管的粗细与测量结果__________，在实验中应竖直放置玻璃管，如果玻璃管倾斜，则管内水银柱长度将__________，水银柱的竖直高度将_________。

18. 假如用水来做托里拆利实验，管内上方为真空，大气压可支持约_________米高的水柱。

19. 在气体和液体中，流速越大的位置，压强             。

20. 在海上航行时，许多事故发生的原因大多是因两船离得太近，而两船离得近处的水流速稍快，此时两船之间的压强        ，即两船内侧部分受到的压力比两船外侧部分受到的压力         ，因此两船容易相撞。

 

三、简答题

21. 在桌子上放两只乒乓球，相距约1cm，如果用细口玻璃管向它们的中间吹气，会有什么现象发生?为什么?

22. 1912年，当时世界上最大的轮船之一——远洋巨轮“奥林匹克号”正在大海上航行，在离它100米远的地方，有一艘比它小得多的铁甲巡洋舰“豪克”号，正与它平行疾驶着。可是意外的事情发生了，小船像被大船吸了过去似的，竟扭转船头向大船驶去。“豪克”号上的水手们急忙拉操纵杆转舵，但船却一点也不服从舵手的操纵，还是径直地向“奥林匹克”号冲了过去。最后，“豪克”号的船头撞在“奥林匹克”号的船舷上，把“奥林匹克”号撞出一个大洞来。请你利用所学的物理知识解释一下，为什么会出现如此的“怪事”?

23. 简述飞机升空的原理。

 

试题答案

一、选择题

1. D           2. B                      3. C               4. C               5. D               6. C        7. B

8. A  解析：由于空气有重力，因此对支持它的物体也要产生压力，施加压强。空气与液体都具有流动性，与液体内部的压强类似，因此在空气中向各个方向都有压强，气体一般是从压强大的区域向压强小的区域流动。用吸管吸牛奶时呼吸道内容积扩大，气体体积增大，压强减小，小于外界大气压，于是在大气压的作用下将牛奶通过塑料管压入嘴里。

9. C            10. A                     11. B              12. C

 

二、填空题

13. 重  各个

14. 大气压强  大气压

15. 马德堡半球   奥托·冯·格里克

16. 托里拆利  1.01×105

17. 无关  变长  不变

18. 10

19. 越小

20. 小  小

 

三、简答题

21. 两球靠近。气体在流速大的地方压强小，在流速小的地方压强大。

22. 当两船平行地向前航行时，两船之间的水域变窄，水流加快，两船相对的两侧受到的压力比两船外侧受到的压力要小，在外部压力的作用下，两船要相吸。而“豪克”号比“奥林匹克”号要轻小，所以“豪克”号在水压的作用下，便向大船驶来，以致海员们无法控制。

       有了这一教训，现在的船在海上航行时，船长们都非常注意，不使两船平行行驶，以免发生撞船的事故。此外，当河水以每秒1米的速度流动时，就会有300牛的力吸引人体，流速越大，吸引力越大，因此，急流对在水中的人来说是十分危险的。

23. 飞机前进时，机翼与周围的空气发生相对运动，相当于有气流迎面流过机翼。气流被机翼分成上下两部分，由于机翼横截面的形状不对称，在相同时间内，机翼上方气流通过的路程较长，因而速度较大，它对机翼的压强较小；机翼下方气流通过的路程较短，因而速度较小，它对机翼的压强较大。因此在机翼的上下表面产生了压强差，飞机就是利用这个压强差起飞的。