空氣的“力量”學案 初中物理滬科版八年級全一冊（2022-2023學年）

8.3空氣的力量【學習目標】1.大氣壓強的測定方法、實驗原理、實驗過程和結論。2.能利用大氣壓強知識解釋日常生活中的一些簡單現象。【知識導圖】【基礎知識】知識點一：大氣壓強1.實驗探究：大氣壓強的存在鐵皮罐塌陷實驗覆杯實驗馬德堡半球實驗特別提示：大氣壓在我們周圍時刻存在著，我們卻沒有感覺到，這是因為人體就像實驗中的開口的鐵皮罐，身體內外空氣相通，身體各部位內外所受的壓力相同，內外平衡。2.大氣壓強(1)定義：與液體一樣，空氣內部各個方向也都存在壓強，這樣壓強稱為大氣壓強，簡稱大氣壓或氣壓。(2)大氣壓產生的原因：空氣受重力的作用，空氣又有流動性，因此向各個方向都有壓強，在同一位置各個方向的大氣壓強相等。知識點二：測量大氣壓1.托里拆利實驗(1)取一根長約1m、一端封閉的細玻璃管，將玻璃管灌滿水銀；(2)用手指堵住管口將玻璃管開口向下倒插在汞液槽中；(3)移開堵管口的手指，讓管內的汞流出。實驗結果發(fā)現：玻璃管內汞柱下降一段就不再下降了，且管內外汞柱面的高度差約760mm。也就是說，此時的大氣壓強與高的汞柱產生的壓強大小正好相等。（根據公式）備注：做托里拆利實驗時影響汞柱高度的因素：(1)管中若有氣泡，使測量結果偏小；(2)外界大氣壓的變化影響汞柱的高度；(3)管子的粗細、長短(大于760mm時)、是否傾斜、插入的深度都不影響汞柱的高度；(4)實驗時玻璃管傾斜后，管內汞柱的長度增加，而汞柱的豎直高度不變；(5)玻璃管插入汞槽的深度會改變管內汞柱上方真空部分的體積。知識點三：大氣壓的綜合應用1.大氣壓的特點：（1）空氣內部向各個方向都有壓強，且空氣中某點向各個方向的大氣壓強都相等；（2）大氣壓隨高度增加而減??；且大氣壓的值與地點、天氣、季節(jié)的變化有關。一般來說，晴天大氣壓比陰天高，冬天比夏天高；2.大氣壓變化規(guī)律：在海拔3000米以內，每上升10米，大氣壓大約降低100Pa；3.沸點與壓強：一切液體的沸點，都是隨氣壓減小而降低（如在海拔高的山上煮飯，煮不熟）；隨氣壓增大而升高（如用高壓鍋煮飯快）。4.證明大氣壓存在的現象：吸盤掛衣鉤能緊貼在墻上、利用吸管吸飲料、注射器吸藥液、活塞式抽水機抽水、離心式水泵。例題1在下列現象能說明存在大氣壓的是（

）A.火箭升空過程不斷噴射高溫燃氣B.坦克裝有寬大的履帶C.醫(yī)生推動活塞給病人注射藥液D.用吸管將杯中飲料吸入口中解析：A選項，火箭噴射氣體升空是利用了力的相互作用；B選項，坦克的寬大履帶是為了減小對地面的壓強；C選項，推動活塞注入藥液是力的作用效果；D選項，用吸管吸入飲料的原理是，吸管中的空氣被吸出，大氣壓將飲料壓入吸管中，之后進入口中，利用了大氣壓?！疽?guī)律總結】1.大氣內部向各個方向都有壓強，且空氣中某點向各個方向的大氣壓強都相等；2.馬德堡半球實驗證明了大氣壓的存在；托里拆利實驗測出了大氣壓的值；3.大氣壓隨高度的增加而減小。一、基礎練（知識鞏固）1．下列選項中，與大氣壓作用有關的是（）A．彈簧測力計 B．吸盤式掛鉤 C．破窗錘 D．密度計【答案】B【解析】A．彈簧測力計原理是：在彈性限度內，彈簧所受的拉力越大，彈簧的伸長量就越大，故A不符合題意；B．吸盤式掛衣鉤利用的是大氣壓強，故B符合題意；C．破窗錘是利用了減小受力面積來增大壓強的，故C不符合題意；D．密度計是用來測量液體密度的測量儀器，密度計在液體中漂浮，液體的密度越大，排開液體的體積越小。故D不符合題意。故選B。2.巔峰使命，珠峰科考。2022年5月4日，在珠峰海拔8830米處，我國科考隊員成功架設全球海拔最高的自動氣象觀測站，并成功傳回實時數據。有些設備儀器是易碎品，全程由科考隊員背上去。下面有關描述正確的是（）A．在背負設備儀器登峰過程中，大氣壓增大，儀器的質量不變B．在背負設備儀器登峰過程中，大氣壓減小，儀器的質量不變C．在背負設備儀器登峰過程中，大氣壓增大，儀器的質量變大D．在背負設備儀器登峰過程中，大氣壓減小，儀器的質量變大【答案】B【解析】由題意可知，在背負設備儀器登峰過程中，高度變高，根據大氣壓與高度的關系可知，大氣壓將變小，而質量屬于物質本身所具有的屬性，不隨位置的改變而改變。故ACD錯誤，B正確。故選B。3．歷史上首先測定大氣壓強值的科學家是（）A．牛頓 B．馬德堡 C．阿基米德 D．托里拆利【答案】D【解析】A．牛頓在前人的基礎上，得出了牛頓第一定律，故A不符合題意；B．馬德堡半球實驗證明大氣壓的存在，但沒測量大氣壓的值，故B不符合題意；C．阿基米德發(fā)現了阿基米德原理，而不是測定大氣壓的值，故C不符合題意；D．托里拆利利用實驗測出了大氣壓強的值為760mm汞柱，故D符合題意。故選D。4．在如圖所示的托里拆利實驗中，會使測得的大氣壓數值變小的是（）A．將玻璃管稍微傾斜 B．將玻璃管稍微下壓C．用密度更小的液體替代水銀 D．玻璃管內混入空氣【答案】D【解析】A．將玻璃管稍微傾斜，水銀槽里的水銀會進入玻璃管，但玻璃管內外水銀的高度差不變，測量結果不變，故A符合題意；B．將玻璃管稍微下壓，管內外水銀高度差變小，此時水銀槽里的水銀會進入玻璃管，待水銀靜止時，玻璃管內外水銀的高度差與原來相同，測量結果不變，故B不符合題意；C．用密度更小的液體替代水銀，根據公式p=ρ液gh可知，管內外液體的高度差會變大，但只要大氣壓不變，計算出的結果不變，故C不符合題意；D．玻璃管內混入空氣，管內水銀上方有氣壓，會使玻璃管內水銀下降，高度差變小，測得的大氣壓數值變小，故D符合題意。故選D。5．自來水筆吸墨水時，只要按幾下彈簧片，墨水就進入橡皮管里了，這是由于（）A．彈簧片作用使墨水進入橡皮管B．手的壓力使墨水進入橡皮管C．橡皮管的吸力使墨水進入橡皮管D．大氣壓作用使墨水進入橡皮管【答案】D【解析】吸墨水時，先把筆囊上的彈簧片接下，把里面的空氣排出，再把筆囊上的彈簧片松開，此時管內的氣壓小于管外的大氣壓強，墨水就在外界大氣壓的作用下被壓進筆囊里了。故ABC不符合題意，D符合題意。故選D。6．著名的_____實驗首次證明了大氣壓強的存在且很大，大氣壓強可用_____來測量，并發(fā)現大氣壓隨海拔高度的升高而_____（選填“增大”或“減小”）?！敬鸢浮?/p>

馬德堡半球

氣壓計

減小【解析】由物理史實可知，最早證明大氣壓存在的，最著名的實驗是馬德堡市的市長奧托格里克做的馬德堡半球實驗。最早并且準確用實驗測出大氣壓強數值的是意大利科學家一-托里拆利，依據意大利科學家托里拆利的實驗原理制成了液體(水銀)氣壓計，故大氣壓強可用氣壓計來測量。越往高空，空氣越稀薄，大氣壓越小，大氣壓隨著高度的增加而減小。7．如圖所示，是一組實驗情景。圖甲中，小試管不下落反而上升。圖乙中，注射器的活塞沒有被鉤碼拉下來。圖丙中，水沒有從杯子中流出。這三個實驗說明___________。圖丙、丁和戊三個實驗可以說明______________________。8．如圖所示，在海平面測定大氣壓強時，用長約1米，一端封閉的玻璃管里灌滿水銀，用手指將管口堵住然后倒插在水銀槽中，放開手指：（1）看到的現象是：_____；A．管內水銀不下降B．管內水銀面下降到一定高度時就不再下降C．管內水銀下降到與水銀槽液面相平（2）將玻璃管向上緩緩提起，且玻璃管口未離開水銀槽液面，在這一過程中，管內外水銀面高度差將_____，如果換用口徑略大的玻璃管進行實驗，管內外水銀面高度差將_____；（均選填“變大”“變小”或“不變”）（3）如果裝水銀的玻璃管長度有下面三種，則選擇_____實驗不會成功；（選填序號）A．70cmB．90cmC．110cm（4）某同學也利用此裝置，把水銀換成水，將玻璃管灌滿水后，倒插在水槽內時，管中的水柱_____下降，如果這時在管頂開一個小孔，水柱_____向上噴出。（均選填“會”或“不會”）【答案】

B

不變

不變

A

不會

不會【解析】（1）為了測得大氣壓的值，這時必須測量管內外水銀面高度差，一個標準大氣壓為760毫米水銀柱，故用長約1米，一端封閉的玻璃管里灌滿水銀，用手指將管口堵住然后倒插在水銀槽中，放開手指管內水銀面下降到一定高度時就不再下降，故B符合題意，AC不符合題意。故選B。（2）進行托里拆利實驗時，玻璃管的上提下壓或玻璃管的粗細都不影響玻璃管內外的水銀柱的高度差，所以水銀柱內外液面高度差值將不變。（3）一標準大氣壓，能支持760mm水銀柱，當水銀管的長度小于76cm時，管的頂部可能會被撐破，故A符合題意，BC不符合題意。故選A。（4）一個標準大氣壓為760毫米汞柱，由可知，如果水銀氣壓計中的水銀用水代替，那么玻璃管的長度約為10m，所以把水銀換成水，將玻璃管灌滿水后倒插在水槽內時，管中的水柱不會下降。當管頂開一個小孔時，管內的水與外界的大氣相通，玻璃管和水槽組成連通器，則管內的水不會從小孔噴出，反而會立即下降，直到液面相平。二、綜合練（能力提升）9．有關大氣壓的說法正確的是（）A．托里拆利實驗證明了大氣壓強的存在B．牛頓最早精確測出了大氣壓強的值C．離地面越高，大氣壓強越大D．大氣壓沒有把房頂壓塌是因為房頂上下表面均受到大氣壓的作用【答案】D【解析】AB.意大利物理學家托里拆利利用水銀第一次精確的測出了大氣壓的值相當于0.76m高水銀柱產生的壓強，后來人們稱這個實驗為托里拆利實驗，馬德堡半球實驗證明了大氣壓強的存在，故AB錯誤；C.大氣壓強與海拔高度有關，離地面越高，大氣壓強越小，故C錯誤；D.地球周圍物體處在大氣的海洋中，大氣壓沒有把房頂壓塌是因為房頂上下表面均受到大氣壓的作用，故D正確。故選D。10．在學校實驗室里，小張同學把裝滿水的100mL量筒的口朝下浸沒在水中（如圖所示），抓住筒底向上提，在筒口離開水面之前，量筒露出水面部分（）A．充滿水 B．沒有水C．有水，但不滿 D．剛開始有水，后迅速流出【答案】A【解析】根據p=ρgh可知，大氣壓能支持水柱的高度約為而量筒中的水遠遠不足10m，所以在筒口離開水面之前還是滿的，故A符合題意，BCD不符合題意。故選A。11．關于大氣壓強，下列說法不正確的是（）A．圖甲，在同一地點做托里拆利實驗，玻璃管稍傾斜一些時，水銀柱的高度不變B．圖乙，從內地帶到拉薩的袋裝食品會變得膨脹，是因為海拔高，大氣壓小C．圖丙，醫(yī)生給人們接種新冠疫苗時，用注射器把藥液注射進肌肉利用了大氣壓D．圖丁，為防止新冠病毒外溢，用車內氣壓小于車外氣壓的負壓救護車運送病人【答案】C【解析】A．同一地點做托里拆利實驗，因為大氣壓強不變，故玻璃管稍傾斜一些時，水銀柱的高度不變，故A正確，不符合題意；B．從內地帶到拉薩的袋裝食品會變得膨脹，是因為大氣壓隨著海拔升高而降低，包裝袋內的氣壓不變，因此產生壓力差，使食品包裝袋變的膨脹。故B正確，不符合題意；C．用注射器把藥液注射進肌肉利用的是增大壓力的方式增大壓強，并非利用的大氣壓，故C錯誤，符合題意；D．用車內氣壓小于車外氣壓的負壓救護車運送病人，由于內外壓強差，這樣可以防止病毒外泄。故D正確，不符合題意。故選C。12．在冬季，剩有半瓶熱水的暖水瓶經過一個夜晚后，第二天拔瓶口的軟木塞子時覺得不易拔出來，其主要原因是（）A．軟木塞受潮膨脹 B．瓶外氣體溫度降低而把瓶塞吸住C．瓶口因溫度降低而縮小 D．瓶內氣體溫度降低而壓強減小，大氣壓把瓶塞壓緊【答案】D【解析】冬季，剩下半瓶熱水的暖水瓶經過一個夜晚后，溫度下降，使瓶內氣體收縮壓強減小，大氣壓大于內部氣壓，將瓶塞壓緊在瓶口，故D符合題意，ABC不符合題意。故選D。13．如圖1所示，小明利用托里拆利實驗測量大氣壓時，當玻璃管內的水銀柱穩(wěn)定后，根據圖中數據可知該地的大氣壓___________（填“大于”、“等于”或“小于”）一個標準大氣壓，若將玻璃管傾斜（玻璃管上方是真空），兩液面高度差___________（填“變大”、“變小”或“不變”）。小明根據此實驗自制了簡易氣壓計（如圖2所示），瓶內封閉了一部分空氣。若從一樓拿到六樓，玻璃管內的水柱將___________（選填：“升高”“降低”或“不變”）?！敬鸢浮?/p>

小于

不變

升高【解析】從水銀槽內的水銀面開始，到玻璃管內水銀面的高度是760mm，所以大氣壓是760mm高水銀柱；760mm水銀柱等于標準大氣壓（760mm水銀柱）。由于當時大氣壓大小不變，所以將玻璃管傾斜一些，玻璃管中水銀柱的長度變長，但高度不變。將氣壓計從一樓拿到六樓時，高度在升高，大氣壓會隨高度的增加而減小，外界大氣壓變小，瓶內氣壓大于外界大氣壓，會進一步向外壓水柱，所以水柱將會升高。14．如圖所示，醫(yī)生給病人打吊針時包含著很多物理知識，當瓶內液體逐漸減少時，瓶內藥液對瓶蓋的壓強______，瓶內氣壓______（均選填“變大”“變小”或“不變”）。一標準大氣壓相當于______mm水銀柱產生的壓強?！敬鸢浮?/p>

變小

變小

760【解析】當瓶內液體逐漸減少時，瓶內藥液的深度減小，由p=ρgh可知，藥液對瓶蓋的壓強變小。瓶內氣體的溫度不變，質量不變，體積變大，則瓶內的氣壓變小。意大利科學家托里拆利，利用一根玻璃管測出了大氣壓所能支持的水銀柱的高度即大氣壓強數值，一個標準大氣壓的值相當于760mm水銀柱產生的液體壓強。15．如圖甲所示是根右端封閉的薄壁U形管，管中裝有一定質量的水銀，右側水銀面上方為真空。當氣壓作用在左側的水銀面上，U形管中的水銀靜止時，左右兩側液面就有一個高度差h。若帶著該裝置登山，上山過程中圖中真空部分的長度將_________（選填“增大”、“減小”或“不變”）；到達山頂上，測得U形管中的水銀靜止時左右兩側液面的高度為h=0.7m，則山頂此時的氣壓約為__________Pa。（已知水銀的密度為13.6×103kg/m3，g取10N/kg）【答案】

增大

9.52×10【解析】離海平面越高的地方，空氣越稀薄，大氣壓強越小。若帶著該裝置登山，左側的隨大氣壓強減小，高度差h減小，圖中真空部分的長度將增大。根據壓強公式16．關于托里拆利實驗的說法：如果實驗時管中不慎進入少量的空氣，則管中水銀柱的高度將_______（填“升高”、“降低”或“不變”）；若在管的頂部開一個小孔，則根據_______的原理可知，管內的水銀液面不會噴出而是下降，最終與管外液面相平?！敬鸢浮?/p>

降低

連通器【解析】由題意可知，實驗時管中不慎進入少量的空氣，則管中水銀柱上方空氣的氣體壓強變大，外界大氣壓不變，則則管中水銀柱的高度將降低。若在管的頂部開一個小孔，這樣相當于左右兩端開口，下端連通，這相當于連通器，則根據連通器的原理可知，管內的水銀液面不會噴出而是下降，最終與管外液面相平。17．茂茂同學想利用注射器、彈簧測力計、細線、刻度尺等相關用品測量山頂的大氣壓。測量方案如下：A．把注射器的活塞推至注射器的底端，然后用橡皮帽封住注射器底部小孔；B．如圖甲所示，用細線拴住注射器活塞頸部，使線的一端與彈簧測力計的掛鉤相連，然后水平向右慢慢拉動針筒，當活塞剛開始滑動時，記下彈簧測力計的示數為F；C．讀出注射器上有刻度部分的容積為V；D．用刻度尺測出注射器上有刻度部分的長度為L。請回答以下問題。（1）用測量步驟中的V、L和F表示大氣壓：p＝_____；（2）實驗時發(fā)現注射器裝針頭處空氣無法排盡，這將會使測量結果_____（選填“偏大”或“偏小”或“無影響”）；（3）選用圖乙中B注射器進行實驗測量，發(fā)現彈簧測力計被拉到5N，活塞仍沒有滑動。如果想繼續(xù)實驗，則可改用圖乙中的_____（選填“A”或“C”）注射器；（4）實驗過程中發(fā)現活塞與筒壁之間有_____，使測力計的示數_____（選填“偏大”或“偏小”），提出一條能提高此方法測量大氣壓值精確度的建議：_____?！敬鸢浮?/p>