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大气压强
一、知识概述
1、了解大气压强存在的客观性和有关现象，了解测量大气压的方法；
2、了解抽水机的工作原理，了解生活中对大气压强的利用；
3、了解气体压强与流速的关系，了解生活中气体压强与流速相关的现象；
二、重难点知识讲解
1、大气压强及有关现象
a、原因：大气受到重力作用，且能够流动，故空气内部向各个方向都有压强。
b、历史上著名的实验：马德堡半球实验、托里拆利实验。
c、变化：大气压随高度的增加而减小，大气压还与天气季节的变化有关。
d、对液体沸点的影响：一切液体的沸点都是气压减小时降低、气压增大时升高。
2、托里拆利实验的相关问题
a、托里拆利实验能精确地测出大气压强值。
原理：由于试管内水银面的上方是真空，管外水银面的上方是大气压，因此，大气压支撑着试管内水银柱不下落，即大气压的数值等于这段水银柱产生的压强。
b、试管内水银柱的高度反映了外界大气压值，管的粗细、弯曲、倾斜及插入的深度都不会影响高度值；
c、若试管倾斜，试管内的水银柱长度增大，高度不变。
d、若试管内混有空气，则P气＋ρgh=P大气。水银柱高度减小。
e、若试管高不足大气压能承受的液柱的高度，则试管内充满水银，且水银对管顶的压强p=ρg(h－h′)。
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3、大气压强的应用
（1）高压锅
由于液体的沸点随气压的减少而降低，随气压的增大而升高。一般食物需100℃才能煮熟，高压锅煮食物是利用了高压锅内气压高、温度高的特点，使食物易烂且熟的快。
（2）活塞式抽水机及离心式水泵
它们都是利用托里拆利实验原理制成的，这两种抽水机的实际吸水扬程都不能超过10.34m，否则，水便上不去。
4、流体压强与流速关系的问题
利用流体压强与流速的关系进行解题时，关键是认清哪部分流速大，流速大的主要原因有三种：一是其他物体的运动带动气体或液体快速流动；二是相同时间内，通过路程大的流体的流速较大；三是相同时间内，流体通过不同横截面时，通过横截面小的位置流速大。
三、典型例题讲解
例1、已知1标准大气压的值约为105Pa。小明同学想通过实验探究大气压究竟有多大，他设计的实验方案是：将蘸水的塑料挂钩的吸盘按在光滑水平玻璃板上，挤出里面的空气。用弹簧测力计钩着挂钩缓慢往上拉，直到吸盘脱离玻璃板。记录刚刚拉脱时弹簧测力计的读数，这就是大气对吸盘的压力。再设法量出吸盘与玻璃板的接触面积，然后算出大气压（如图所示）。他选择的实验器材是；量程为5N的弹簧测力计，底面积为5cm2的吸盘。
（1）这种通过测量拉力和接触面积来计算大气压强的方法是否可行？
（2）如果上述实验方案可行，小时同学选择的器材能否测出大气压的值？请你进行分析和评估。
解析：
①塑料挂钩的吸盘是靠大气压而紧紧地压在玻璃板上的，其受到的大气压力F大=P大S盘。
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②用弹簧测力计拉塑料挂钩时，若拉力小于大气压力，吸盘不能被拉开；若拉力大于大气压力时，吸盘能被拉开；因此，题中把拉力F=F大作为吸盘刚好被拉开的临界条件。
③根据题中所给数据，大气压力F大=P大S盘=105pa×5×10－4m2 =50N>5N。故选用量程为5N的弹簧测力计是不合适的。
答案：
（1）方法可行。
（2）不能。原因：根据标准大气压算出大气压力F=PS=105pa×5×10－4m2 =50N>5N，所以他选用的器材不能测量大气压的值。
例2、如图所示，是小宇同学自制的水气压计，现在让他拿着这个装置从教学楼的一楼走上六楼，则玻璃管中的水柱高度变化是（ ）
A．升高 B．降低
C．不变 D．无法确定
点拨：
①瓶内气压P内=P大＋ρgh
分析如下：∵PA=PB
而PA=P内 PB=P大＋ρgh
∴P内= P大＋ρgh
②P内可看成是一个固定值，当外界大气压变化时，由P内= P大＋ρgh可知，玻璃管中的高度会变化，当P大↑时，h↓，当P大↓时，h↑。
答案：A
例3、有的跑车在车的尾部设计安装了一种“气流偏导器”，它的上表面平直，底部呈弧形凸起，相当于一个倒置的翅膀（如下图所示），这主要是为了让跑车高速行驶时，车轮能更好地抓紧地面。请解释其中的道理。
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点拨：
①对流体现象，注意分析物形状，分析流速快慢（凸部流速快，窄处流速快），得到压力差的方向。
②根据题意，“气流偏导器”的横截面如图所示。
③当空气高速从左向右经过“气流偏导器”时，它的下方气速度比上方大。根据“流速越大、压强越小”原理，流过“气流偏导器”的空气产生向下的压力差。这样汽车就会受到向下的压力，车轮对地面的压力增大，“能更好地抓紧地面”，防止高速行驶时，车有一种“飘”的感觉。
答案：
空气高速流过“气流偏导器”时，上方的气流速度小，下方的气流速度大，根据“流速越大，压强越小”，流过“汽流偏导器”的空气对“气流偏导器”产生向下的压力差。使汽车对地面的压力增大，车轮与地面贴得更紧。
例4、有一个两端都开口的玻璃管，如图所示，它的一端蒙上一层橡皮膜，灌满水，用手堵住口的一端倒立过来，插入槽中，放手后橡皮膜下凹。当缓缓向上提起玻璃管(管口仍能在水面以下)，观察到下凹程度( )
A．不变 B．变大
C．变小 D．以上情况都可能
点拨：
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①当玻璃管被拔出水面的高度为h时，薄膜的上表面受到向下的大气压强，下表面受到水向上的压强。
P向下=P大 P向上=P水=P大－ρgh
∵P向下>P向上 ∴薄膜向下凹。
②由P向上=P大－ρgh可知，随着量筒逐渐拔出，h在增大，而P大一定，则P向上在减小，而薄膜的凹下程度决定上、下压强差，即薄膜会凹下得多一些。
答案：B
A卷
窗体顶端
一、选择题
1、下列现象中能说明存在大气压的是（ ）
A．潜水员潜入水下越深，所受水的压强越大
B．盖在杯口的纸片能托住倒过来的一满杯水
C．水从高处流下，形成瀑布
D．在三峡大坝旁修建大型船闸
2、让自来水流过如图所示的装置，当水流稳定后（ ）
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A．P点流速等于Q点流速
B．P点流速小于Q点流速
C．P点压强大于Q点压强
D．P点压强小于Q点压强
3、肺与外界的气体交换是通过呼吸运动实现的。当胸廓面积扩大时，其内压强与大气压的关系是（ ）
A．大于大气压
B．等于大气压
C．小于大气压
D．先大于大气压，后小于大气压
4、右图是飞机机翼的截面图，当飞机水平飞行时（ ）
A．机翼下方空气速度大，压强小
B．机翼下方空气速度大，压强大
C．机翼上方空气速度大，压强大
D．机翼上方空气速度大，压强小
5、在托里拆利实验中，测出的大气压小于实际气压的原因是（ ）
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A．往水银槽内多加一些水银
B．将玻璃管稍微倾斜一些
C．将玻璃管稍压下一些
D．在玻璃管中混进少许空气
6、我国著名发明家邹德俊发明了一种“吸盘式”挂衣钩，如图所示，将它紧压在平整、清洁的竖直瓷砖墙面上后，可挂上衣帽等物品而不会掉下，其原因是（ ）
A．因为重力比大气压小 B．因为大气压力和重力平衡
C．因为重力小于摩擦力 D．以上说法均不对
提示：
2、流体流过不同横截面时，通过横截面小的位置流速大，即VP＞VQ，根据流速压强与流速的关系，有PP＜PQ。
3、一定质量的气体，当体积增大时，压强减小；当胸廓容积扩大时，内部压强小于外界大气压，在外界大气压的作用下，将气体压入肺部。
4、相同时间内，通过机翼上方的空气路程较长，流速较大，压强较小，使飞机获得升力。
5、若在玻璃管中混进了少许空气，有P气＋ρgh=P大，即测出的大气压值ρgh小于实际气压P大。
6、当“吸盘式”挂衣钩静止于竖直瓷砖墙面时，在水平方向上受大气压力和墙面的支持力而平衡，在竖直方向上受重力和静摩擦力而平衡，使它不会掉下的一对平衡力应具重力和静摩擦力。
第1题答案错误! 正确答案为 B
第2题答案错误! 正确答案为 D
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第3题答案错误! 正确答案为 C
第4题答案错误! 正确答案为 D
第5题答案错误! 正确答案为 D
第6题答案错误! 正确答案为 D
窗体底端
二、填空题
7、用如图所示的实验来探究流体压强与流速的关系时，对着两纸片中间吹气是为了_______________，你是通过观察_____________来判断纸片间压强大小变化的。
答案：增大两纸片间空气的流速。两纸片合拢。
8、炎热的夏天，人们经常喝饮料，请仔细观察一下图中所示的喝饮料情景，完成以下问题。
（1）甲图中的小姑娘靠_________作用将饮料“喝”到嘴里。
（2）乙图中装满了饮料，且用橡皮塞塞紧，小男孩_____________(填“能”或“不能”)喝到饮料，请说明理由。
答案：⑴大气压
⑵不能。装满饮料的瓶子的饮料上方没有空气，无法依靠大气压将饮料压入嘴中。9、某同学用托里拆利实验测大气压，结果刚好与实验室标准气压计读数相等，试回答下列问题：
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⑴若把管适当提高一点，管内外水银面的高度差有何变化？
答：_____________________________________________________________
⑵若把管适当下插一点时，管内外水银面的高度差有何变化？
答：_______________________________________________________________
⑶若将管倾斜一小角度，则管中水银柱的长度和高度有何变化？
答：_______________________________________________________________
⑷若另一同学也同时在同一实验室用同样的器材测大气压，但他测得的大气压只有74cm高水银柱，那么其原因是________________________________________。
⑸还有一位同学也在实验室用同样的器材测大气压，他测得的大气压值有78cm水银柱，经检查，他使用刻度尺测水银柱的长度时并没有犯错误，那么他在实验室中发生错误的原因是________________________。
答案：⑴不变化。
⑵不变化。
⑶管中水银柱长度增加，高度不变。
⑷玻璃试管内混进了空气。
⑸水银柱倾斜，错把水银柱的长度当成了高度。
10、用如图所示的水杯盛水，经常会遇到这样的情况，往杯里装入大半杯热水，拧紧杯盖，过较长一段时间内，杯盖会很难拧下来。
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⑴简要回答产生这一现象的原因。
⑵请设计两种打开杯盖的方法，并说出每种方法用到的物理原理。(不能损坏杯子)
⑶根据这个现象，请你提出两个问题：
问题一：_____________________________________________________？
问题二：_____________________________________________________？
这次考试结束后，请你和同学们共同设计实验方案来探究你提出的问题。
答案：⑴杯内温度降低，同时部分水蒸气液化，致使杯内上方空气压强减小，小于外部大气压。
⑵举例：①垫上毛巾，用力拧；增大手与瓶之间的磨擦力。②将杯子放到热水中烫一段时间，再用力拧盖；增大内部气压。③将布条紧绕在杯盖上，增大动力臂，将杯盖转下来；利用杠杆原理(或答轮轴原理)；
⑶问题一：杯中装满水，会有这个现象吗？问题二：杯中装冷水会有这个现象吗？问题三：如果盖子没拧紧会有这个现象吗？问题四：杯内气压小于外界气压吗？问题五：盖子能否拧开取决于什么？问题六：为什么用热水烫杯子就可以拧开盖子？问题七：为什么在杯底用力拍打几下就能打开盖子？
11、如图是小华做“估测大气压的值”的实验示意图。
⑴请将下列实验步骤补充完整：
A．把注射器的活塞推至注射器筒的底端，排尽筒内的空气。然后用橡皮帽封住注射器的小孔。
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B．用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部，使绳的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开始滑动时，记下___________________，即等于大气压对活塞的压力F。
C．用刻度尺测出注射器的_____________________________，记为l，读出注射器的容积V，则活塞的面积S=_____________________。
D．最后计算出此时大气压的数值P=_______________________(写出表达式)。
⑵实验中，小华正确使用了测量仪器，且读数正确，但她发现测量结果总是偏小。其主要原因是__________________________________________。
答案：⑴B 弹簧测力计 C 全部刻度长度 D
（2）注射器内有少量气体
12、在1标准大气压下水的沸点是100℃，如果气压增大，沸点也会升高，已知水的沸点跟气压的关系如图甲所示，技术员小明利用这一规律设计了如图乙所示的锅炉温度控制装置。图中OC为一可绕O点旋转的横杆(质量不计)，在横杆上B点的下方连接着阀门S，阀门的底面积为3cm2，OB长度为20cm，横杆上A点处挂着重物G，OA的长度为60cm。对水加热时，随着水温升高，水面上方气压压强增大，当压强增大到一定值时，阀门S被顶开，使锅炉内气压压强减小，水开始沸腾，当重物G挂在不同位置时，锅炉内水面上方气压压强可达到最大值不同，从而控制锅炉内水的最高温度。
⑴当锅炉内水的温度达到110℃沸腾时，锅炉内气压的压强是多少？
⑵当大气压强为1.0×105Pa时，将G挂在A位置，锅炉内水沸腾时的温度为120℃，求此时阀门底部受到的气体压力和上部受到的大气压力的差值是多少？(计算时可认为阀门上、下底面积相等)
⑶当大气压强为1.0×105Pa时，要使锅炉内水的温度达到115℃时沸腾，应将G挂在离O点多远处？
12、⑴由图象可知，锅炉内气压为1.4×105Pa。
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⑵当水温为120℃时，由图象可知，此时锅炉内气压为2×105Pa,
△F=(P内－P大)S=(2×105Pa－1×105Pa)×3×10－4m2=30N
⑶由图象可知，水温为115℃时，锅炉内气压为1.6×105Pa，
△F′=(P内′－P大)S=(1.6×105Pa－1×105Pa)×3×10－4m2=18N
由杠杆平衡条件，解得0A′=36cm.
中考解析
中考考点：大气压的测量，大气压的现象，大气压的变化及气压与流速的关系都可能成为中考试题的考查知识点，解答这类问题应注意：
（1）结合实际生活，多了解大气压产生的现象及应用；
（2）理解透彻：托里拆利实验及相关变化；
（3）大气压可利用公式进行计算，但不能用p=ρgh；
（4）会判断流体流速的变化，进而推知压强的变化.
例、（宜昌）下图高压锅示意图：锅盖上有一个空心柱为排气孔，空心柱上戴着一个帽子为限压阀。当高压锅内气体的压强超过安全值时，锅内的气体就会冲开限压阀，气体跑出一部分，使锅内气体的压强减小。现有一个直径为24cm，空心柱小孔的横截面积为10mm2，限压阀的质量为100g 的高压锅炉，要用它来煮饭。若当时的大气压为1.0 ×105Pa。(g取10N／kg) 问：
(1)此高压锅内气体能达到的最大压强为多少?
(2)经商品质量检测部门检测，此高压锅内气体的最大压强不能超过1.8×105Pa。要使此高压锅能继续安全使用，原来的限压阀还能不能继使用?若不能，应该再配备一个多大质量的限压阀？（g取10N/Kg）
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分析：
（1）问高压锅内的最大压强指的是锅内气体冲开限压阀时的压强，此时锅内气体不仅要克服限压阀产生的压强，而且还要克服外界的大气压，才能冲开限压阀。故高压锅内气体能到达的最大压强为，而限压阀产生的压强可用限压阀对空心柱小孔的压力（同限压阀的重力相等）与小孔截面积计算出来。（2）问中判断限压阀能不能继续使用，关键是看使用原限压阀时产生的最大压强与商品质量检测部门测出的之间的关系。
解：
（1）设外界的大气压为，而限压阀产生的压强为pm,锅内气体的压强达到最大值时，而
所以
（2）由于，要使此高压锅继续使用，必须减少，
由可知，外界大气压强不变，要减少，必须减少限压阀的质量。
带入数据有
课外拓展
例.小明设计了一个如图所示的实验装置（起水管长度不超过2m），他可以通过直杆P向上提起活塞S，活塞下面原来充满水，在活塞缓慢向上提起的过程中将会发生的现象是（ ）
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A．活塞S上升到出水口Q之前，水将被向上拍起
B．活塞S稍高于出水口Q时，水将从出水口流出
C．活塞S稍高于出水口Q时，装置内的水面将下降，水回到下面的水槽中
D．活塞S从出水口Q处继续向上提起，装置内的水面保持与Q等高，不会继续上升
分析与解答：
开始时活塞S位于缸的底部，活塞S下边空气压强等于大气压，管内与槽内水面相平．活塞向上提起，S下边空气体积膨胀，压强减小，水槽中的水在大气压的作用下沿水管上升．活塞继续上提，在活塞S未达到出水口Q之前，管内气压继续减小，管内水面不断上升．当活塞S稍高于出水口Q时，管中水柱与大气相通，管内气压等于大气压，管中升高的水柱由于重力又流回水槽中．故选A、C．
小结：
活塞式抽水机工作时，活塞上提，在活塞下面与水管里的水面之间形成低压区，管内水柱上下两端由于压强差产生压力差作用，使管内水柱不断上升．这种压力差一旦消失，管内水柱在重力作用下，又回到水槽中．题中，当S上提（未到Q之前）时，这种压力差存在．当S超过Q，管中的水柱与大气相通，上下表面大气压强形成的压力差消失，管中水在重力作用下流回到水槽中
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