华师大版科学八年级上册 2 3 气体压强及其应用学案

2.3气体压强及其应用知识点及考点概述：考点1——大气压的计算考点2——大气压与高度的关系考点3——大气压的综合应用考点4——流体压强和流速的关系考点5——压力锅专题二．考点举一反三〖考点1大气压的计算〗〖方法点拨〗1.借助压强公式及平衡力来求解大气压2.通过托里拆利实验计算大气压〖例题1〗.如图是小明利用V=2mL的注射器，弹簧测力计、刻度尺等器材估测大气压值的情况。（1）利用刻度尺测量出________的长度l为10cm，即可算出活塞横截面积为________cm2；（2）把活塞推至注射器筒的底端，用橡皮帽封住注射器小孔，再水平向右缓慢拉动注射器筒，当注射器的活塞开始滑动时，记下弹簧测力计的示数F=2.1N，据此可测得大气压值p=________Pa；（3）考虑到活塞与筒壁之间有摩擦，小明继续拉动一小段距离后，缓慢退回注射器筒，在活塞刚要到筒内底部时弹簧测力计示数为F'，则大气压值p'=________（用题中出现的物理量符号表示）；（4）实验时若筒内空气没有排尽，此因素将导致所测大气压值________（偏大/偏小/不变）。【答案】（1）注射器刻度部分；0.2（2）1.05×105（3）【解析】【解答】（1）利用刻度尺测量出注射器刻度部分的长度，活塞横截面积S=Vl=2mL10cm小明继续拉动一小段距离后，缓慢退回注射器筒，在活塞刚要到筒内底部时弹簧测力计示数为F'，活塞相对于筒壁向右运动，摩擦力的方向向左，则f+F由①②可得F0=F+F'2【分析】（1）（2）当活塞恰好开始运动时，受到的拉力等于大气压对活塞的压力；利用刻度尺测量物体的长度，结合活塞的半径求解面积；已知压力的大小，结合压强的公式p=F/S求解压强；（3）结合弹簧测力计示数和横截面积求解压强的表达式即可；（4）活塞密封性不好、里面有残余气体，活塞与侧壁有摩擦力会使得拉力产生的压强偏小。〖变式1-1〗如图所示，是托里拆利实验的规范操作过程，关于托里拆利实验，下面说法错误的是（

）A.

是大气压支持玻璃管内的水银柱不会下落

B.

实验中玻璃管内水银面的上方有少量空气

C.

大气压的数值等于这段水银柱产生的压强

D.

换用更粗一些的等长玻璃管，管内外水银面高度差将不变【答案】B【解析】【解答】A．从图中可以看到，托里拆利实验，玻璃管内的水银柱上方是真空，水银柱对下方会有一个压力，而外界的大气压也对容器的水银面有一个压力，这是大气压支持玻璃管内的水银柱不会下落，A正确，不合题意；B．如果实验中玻璃管内水银面的上方有少量空气，那么水银柱的高度就不是这个值了，少量空气的压力和水银柱的压力之和等于外界大气压力，B错误，符合题意；C．由上述可知，大气压的大小等于这段水银柱产生的压强，C正确，不合题意；D．换用更粗一些的等长玻璃管，管内外水银面高度差还是760mm，外界大气压不变，这个高度差也不变，D正确，不合题意。〖变式1-2〗如图所示，利用托里拆利实验装置测量大气压时，能使测量值发生改变的是（

）

​​A.

使玻璃管稍下降一点

B.

将实验从山下移到山上

C.

使玻璃管稍粗一点

D.

使玻璃管倾斜一点【答案】B【解析】解：A.下降玻璃管，只要管口不离开水银面，水银柱的高度不会受影响，所以不会影响测量值的，故A不符合题意。B.将实验从山下移到山上，则大气压将降低，则能支撑的水银柱高度降低，故B符合题意。C.使用的玻璃管稍粗些，只是进入玻璃管中的水银的体积多了，玻璃管粗，大气压的值一定时，玻璃管中的水银的高度不会受到影响，所以不会影响测量值的，故C不符合题意。D.测量时玻璃管稍倾斜，只会增加玻璃管中水银的长度，但是水银的高度不会改变，所以不会影响测量值的，故D不符合题意。

【分析】影响实验中液柱高度的主要原因有：实验地海拔的变化；混入少量空气；液体密度变化。〖变式1-3〗如图所示，是小明同学利用托里拆利实验测量大气压强的值，下列判断正确的是（

）A.

此时大气压强等于760mm高水银柱所产生的压强

B.

若将玻璃管稍稍倾斜，则管内外水银面的高度差将不变

C.

若换用密度比水银小的液体做实验，则大气压能支持液注的高度会减小

D.

若把此装置从山脚下带到高山的顶上，则管内外水银面的高度差将增大【答案】B【解析】A．由图可知，此时大气压强等于750mm高水银柱所产生的压强，A不符合题意；B．若将玻璃管稍稍倾斜，大气压强不变，根据公式p=ρgℎ，则管内外水银面的高度差将不变，B符合题意；C．若换用密度比水银小的液体做实验，大气压强一定，根据公式p=ρgℎ，则大气压能支持液注的高度会增大，C不符合题意；D．若把此装置从山脚下带到高山的顶上，海拔变高，气压减小，根据公式p=ρgℎ，则管内外水银面的高度差将减小，D不符合题意。〖考点2大气压与高度的关系〗〖方法点拨〗大气压随着海拔高度越高反而越小〖例题2〗创新实验小组的同学在物理兴趣活动中，将适量的红色的常温水装人玻璃瓶中，在橡胶塞中插入细玻璃管后塞入瓶口中，使瓶中的空气密封，如图所示。把玻璃瓶从一楼带到十楼后，细玻璃管中的液面（

）A.

下降

B.

上升

C.

不变

D.

无法判断【答案】B【解析】当这个装置由一楼带到十楼时，高度增大，大气压随着高度的增大而减小，外界的气压小于瓶内气压，瓶内气压使细玻璃管中的水柱的高度升高，B符合题意，ACD不符合题意。〖变式2-1〗一根有刻度的细玻璃管两端开口，通过橡皮塞插入装有红色水的玻璃瓶，制成一个简易气压计。如图所示，通过玻璃管的红色水柱对应的刻度观察大气压变化。若把气压计从山下拿到山上，细玻璃管内的水柱高度会________。因为大气压随海拔高度的增大而________（均选填“增大”、“减小”或“不变”）。【答案】增大；减小【解析】大气压与海拔高度有关，海拔越高，气压越低。把气压计从山下拿到山上，由于海拔升高，瓶外大气压降低，即瓶内气压大于外界大气压，瓶内的水被压向瓶外，所以细玻璃管内的水柱高度会增大。

〖变式2-2〗如图所示，在海拔五千多米的某边防哨所，战士们在日常生活中必须使用压力锅做饭，这是因为高山上气压________，用普通锅做饭水的沸点将________于100°C【答案】低；低【解析】在海拔五千多米的某边防哨所，空气稀薄，空气的密度小，所以气压低。水的沸点和大气压强有关，大气压越低，沸点越低，在海拔五千多米的某边防哨所，大气压强比较低，所以沸点低于标准大气压下水的沸点。〖变式2-3〗如图是自制气压计，小红拿着它从1楼乘坐电梯到20楼，玻璃管A内红墨水柱的高度会________（选填“升高”、“降低”或“不变”），说明大气压随高度的增加而________（选“增大”、“变小”或“不变”）。【答案】升高；变小【解析】由于高度增加，外界大气压减小，B内气压大于外界大气压，会向外压水柱，所以A玻璃管内水柱的高度会升高，说明大气压随高度的增加而变小。

【分析】大气压随高度的增加而变小。〖考点3大气压的综合应用〗〖方法点拨〗利用大气压可以计算出内外压力差从而根据受力分析及平衡力求解各种综合性问题〖例题1〗请根据上述材料，回答下列问题：倒装壶，又称倒灌壶，是我国宋辽时期比较流行的壶式．倒装壶虽具有普通壶的外形，但壶盖却与壶身连为一体，因此无法像普通壶那样从上面注水（图甲）．这种壶的底部有一个梅花形注水口（图乙），使用时需将壶倒转过来（图丙），水由壶底的梅花形注水口注入壶中，注满水后，将壶放正（图丁）．故名“倒装壶”．倒装壶之所以具有这样的功能，是因为其壶内设计了特殊结构一有A、B两只隔水管，其中隔水管A与壶底部的注水口相连，隔水管B是由壶嘴的出水口向下延伸形成．这一结构看似简单，却运用了物理学连通器的原理．向壶内注水时，若水从壶嘴外流，表明水已注满（图丙），这时水面的高度取决于隔水管B的高度；将壶翻转过来，若水面不超过壶嘴出水口和隔水管A的高度（图丁），水将不会流出来，这就是倒装壶的神奇之处．如此设计可谓浑然天成，匠心独运，充分体现了我国古代工匠的智慧．（1）倒装壶是根据________原理制成的．（2）观察图丙，倒装壶能够装的水的多少是由隔水管________决定的（选“A”或“B”）．（3）倒装壶向外倒水时，若将梅花形注水口密封，水将________(选填“能或不能”)从壶嘴流出，其原因是________的作用．【答案】（1）连通器（2）B（3）不能；大气压【解析】（1）如图丁所示，“倒装壶”壶身内的水面通过梅花形注水口与外界大气相通，因此壶嘴与壶身上端开口，底部连通，构成连通器；（2）如图丙所示，通过梅花形注水口向壶内注水时，如果水面高度超过壶嘴处的隔水管B，水便会从壶嘴外溢，表明水已灌满，所以，此壶能够装的水的多少是由壶嘴处的隔水管B所决定的．（3）如图丁所示，倒装壶向外倒水时，若将梅花形注水口密封，壶内水与外界大气压不相通，所以，水将不能从壶嘴流出，其原因是大气压的作用．

【分析】（1）底部连通，上部开口的容器是连通器；（2）水位的高度，由容器中最低的位置决定；（3）水壶中的水倒出，利用了大气压的作用。〖变式3-1〗在工厂里常用圆形低压吸盘搬运玻璃.图中E为一圆形吸盘，其面积100cm2，ABCD为一正方形平板玻璃，边长1m，重160N，若吸盘能将该平板玻璃水平吸住并悬空，则吸盘内的气压至少要小于（

）（已知大气压为1.0×105Pa）A.

1.6´104Pa

B.

8.4´104Pa

C.

1.2´

104Pa

D.

1.6´

105Pa【答案】B【解析】若要使玻璃板悬空，玻璃板所受的大气压力应等于重力，则F=G=160N，则玻璃板所受的气压为p=Fs【分析】吸盘以外的玻璃板上下表面受大气压效果相同，故只需要考虑吸盘内外的压强。〖变式3-2〗根据如图所示情景回答下列问题。（1）图A所示为磁铁的吸引力使小球在水平桌面上做曲线运动，这个现象说明力可以改变物体的________（选填“形状”或“运动状态”）；（2）图B所示为自动供水装置，当盆景中的水位下降到刚好使瓶口露出水面时，空气会进入瓶中，储水瓶中的水流出使盆景中的水位升高，瓶口又被浸没，瓶中的水就不再流出。储水瓶子中的水面可以高于盆景中的水面，这是________作用的结果；（3）图C用自制气压计粗略测量气压变化时，可以通过观察细琉璃管内水柱高度的变化来粗略判断瓶外气压的变化情况。玻璃瓶内气体是密闭的，某次实验时，观察到细琉璃管内水柱上升，则可判断当时外界的大气压________（选填“变大”或“变小”）；（4）图D中保持F1与F2大小相等且方向相反，用手将薄纸板扭转到图中位置，放手后纸板将________（选填“能”或“不能”）在图中位置平衡。实验中设计这一步骤的目的是为了探究二力平衡时，两个力必须满足作用在________的条件。【答案】（1）运动状态（2）大气压（3）变小（4）不能；同一直线上【解析】(1)磁铁的吸引力使小球在水平桌面上做曲线运动，运动方向发生改变，这个现象说明力可以改变物体的运动状态。(2)当把装满水的瓶放入盆景的水中时，由于大气压作用在盆景中的水面上，所以水不会从瓶中流出来，此时外界大气压等于瓶内气压加上瓶内水产生的压强，所以瓶内水上方的气压小于外界大气压。(3)玻璃瓶内气体是密闭的，内部气压保持不变，某次实验时细琉璃管内水柱上升，则可判断当时外界的大气压变小。(4)用手将薄纸板扭转到图中位置，放手后纸板将不能在图中位置平衡。实验中设计这一步骤的目的是为了探究二力平衡时，两个力必须满足作用在在同一直线上的条件。

【分析】（1）力可以改变物体的运动状态；（2）倒放的瓶子，瓶中的水在大气压的作用下不会流出；（3）密闭瓶子测量大气压时，大气压减小，液柱的水面上升；（4）二力平衡时，两个力必须满足作用在在同一直线上。〖变式3-3〗下列事例中主要利用大气压工作的是（

）A.

热气球

B.

活塞式抽水机

C.

锅炉液位计

D.

船闸【答案】B【解析】A．热气球是利用浮力升空的，A不符合题意；B．活塞式抽水机是利用大气压工作的，B符合题意；CD．锅炉液位计和船闸都是利用连通器原理工作的，CD不符合题意。

【分析】活塞式抽水机是利用大气压工作；热气球是利用浮力；锅炉液位计和船闸都是利用连通器。〖考点4流体压强和流速的关系〗〖方法点拨〗流体压强与流速的关系，流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。〖例题4〗如图甲所示，小明向下垂的两张纸巾吹气，两张纸相互靠拢。实验现象说明________。小明根据这一规律制作了如图乙所示的装置，当他向饮料管A吹气，细饮料管B中的液体会________。【答案】流体在流速大的地方压强小；上升【解析】两张纸向中间相互靠拢是因为中间的压强小，中间和外部的空气流速快慢不一样，中间流速快，压强小，被外部气压压着靠拢，这一实验说明了，流体流速越快的位置压强越小。向饮料管A吹气，细饮料管B的上方空气流速快压强小，饮料管B中的液面在烧杯液面上方的大气压的作用下上升。〖变式4-1〗随着时代的进步,轿车的车速和性能有了较大提升,某娇车如图所示,它的质量是1.6t,每个轮子与地面的接触面积是0.02m2，g=10N/kg。（1）求它空载时，静止在地面上受到的压强。（2）若汽车在匀速行驶时，受到的摩擦力为车重的0.1倍，求汽车牵引力的大小。（3）当轿车高速行驶时,对地面的压力会________(选填“不变”“变大”“变小”)，请用所学过的物理知识分析其原因________.【答案】（1）解：轿车空载静止在地面上时，地面受到的压力：F=G=mg=1.6×103kg×10N/kg=1.6×104N，地面上受到的压强：P=FS=1.6×104Pa4×0.02m2=2×10【解析】（1）由压强公式求p=FS〖变式4-2〗阅读短文，回答文后的问题。浮子流量计某种气体浮子流量计的结构如图所示，一个上粗下细的锥形管，管内倒放着一个圆锥体浮子。工作时，竖直安装该流量计，气体从锥形管下端流入，然后流过圆锥体浮子与锥形管之间的环形空隙，从上端流出，浮子上下端产生气压差形成浮子上升的力。如果浮子受到气流的升力较大，就会向上移动，环形空隙加大，气体流速变小，浮子的升力就会变小，这样浮子最终稳定在某一位置，这个位置的高低就反映了气体流量的大小。（1）根据文中内容可知，浮子上端气体流速________浮子下端的气体流速；（2）圆锥体浮子所受气体浮力很小，可以忽略。对于某个浮子流量计，气流对浮子的升力和流速成正比，比例系数为k，浮子的质量为m。当浮子稳定在某一高度时，气体流速的表达式为v=________；（3）浮子流量计能反映的最大流量是有限的，如果要让这个浮子流量计能反映更大的流量，则该圆锥体浮子选用下面哪种材料制作更合适

。A.铝B.铁【答案】（1）大于（2）mgk【解析】(1)由浮子流量计的仪器其结构图可知，浮子上端周围空间小，下端周围空间大，由此可知浮子上端气体流速大于浮子下端的气体流速。(2)根据“气流对浮子的升力和流速成正比，比例系数为k”得F=kv①当浮子的质量为m，浮子稳定在高度h时F=G=mg②，①②可得v=mgk【分析】（1）空间越小时，气体的流速会较大；（2）根据物体受到的力的关系，利用质量和力与流速关系计算流速大小；（3）物体的体积一定时，物体的质量越大，反应的流速越大。〖变式4-3〗如图甲、乙是同学们做过的两个物理实验。甲的现象∶“从B管右端向管内吹气，A管水面上升”，说明的原理是________；乙现象∶“迅速击打硬纸板，鸡蛋不会随硬纸板飞出”，说明的原理是________。【答案】气体流速越大压强越小；物体具有惯性【解析】（1）从B管右端向管内吹气时，A管上端的空气流速快压强变小，烧杯内液面上方的压强（大气压）大于A管内部压强，所以大气压将液体从烧杯中压入A管中，A管中的水会上升．（2）鸡蛋和纸板原本处于静止状态，突然击打硬纸板，硬纸板受力飞出，鸡蛋由于惯性还要保持原来的静止状态，所以鸡蛋不会随硬纸板飞出，离开纸板后鸡蛋受到重力而落入水中．【分析】（1）吹气导致A管上方流速变大，看到A管水面上升，说明A管上端压强变小，这里涉及到流体压强与流速的关系；（2）鸡蛋不会随着纸板飞出，说明鸡蛋保持原有的状态不变，这里涉及的是惯性的知识点。〖考点5压力锅专题〗〖方法点拨〗1.高压锅工作原理：水的沸点随液面上方气压的增大而升高，锅内水的沸点增大使食品更容易煮熟。2.解答压力锅问题可以根据对安全阀或锅盖受力分析，通过二力平衡求解3.当高压锅外的大气压减小时，限压阀的质量增大。〖例题5〗高压锅是家庭厨房中常见的炊具，利用它可以将食物加热到100°C以上。它省时高效，深受消费者欢迎。（1）说出高压锅运用了哪些物理知识点？（答一点即可）（2）小明测得家中高压锅出气孔的直径为4mm，压在出气孔上的安全阀的质量为80克。试通过计算并对照图像说明利用这种高压锅烧水时，最高温度大约是多少？（外界大气压为1.01×105Pa）（3）假若要把这种高压锅向西藏地区销售，你认为需要做哪方面的改进，如何改进?【答案】（1）解：高压锅运用的物理知识①水的沸点随液面上方气压的增大而升高②力的平衡③压强④熔点（2）解：p=FS=mgS=80×10-3kg×10N/kg3.14×22×10【解析】（1）可从力的平衡、压强、熔点和液体沸点随气压变化的规律等角度思考解答；

（2）首先根据p=

FS

=

mgS

计算出限压阀的自重对排气孔的压强，再根据p=p0+p

计算出高压锅内的最大气压，最后根据右图确定锅内的最高温度。

（3）西藏地区海拔更高，气压p0更小，根据p=p〖变式5-1〗高压锅是生活中一种密闭的加热容器.锅盖中央有一出气孔,孔上盖有限压阀,当锅内气压达到限定值时,限压阀被锅内气体顶起放出部分气体,实现了对锅内气体压强的控制。如图所示,某高压锅锅体的内底面积为500cm2,侧壁竖直,出气孔横截面积为7mm2,限压阀质量为m=98克,限压阀顶部面积为20mm2(已知锅外大气压强为P0=105Pa)（1）写出液体沸点与气压的关系:液体沸点随气压的增大而________；(填“升高”或“降低”)（2）求使用高压锅时锅内气体的最大压强?（3）为保证使用安全,不可随意增加限压阀的质量。计算此时高压锅内气体对锅盖的最大作用力为多少？【答案】（1）升高（2）限压阀的自重对排气孔的压强p自重=GS=0.098kg×10N/kg7×10−6m2=1.4×105Pa;高压锅内的最大压强：p内=p大气+p自重=105Pa+1.4×105【解析】（1）根据沸点随气压变化的规律解答；（2）首先根据p自重=GS计算出限压阀的自重对排气孔的压强，再根据p内=p大气+p自重计算出锅内气体的最大压强。（3）已知高压锅内的气压，根据公式F内=p内S盖计算出锅盖受到的压力。

【解答】（1）液体沸点随气压的增大而升高；（2）限压阀的自重对排气孔的压强p自重=GS=0.098kg×10N/kg7×10−6m2=1.4×105Pa;高压锅内的最大压强：p内=p大气+p自重=10〖变式5-2〗如图所示，高压锅的锅盖中央有一出气孔，孔上盖有限压阀。当锅内气压达到限定值时，限压阀被锅内气体顶起，部分气体被放出，控制锅内气体压强。某高压锅锅体的内底面积为S，侧壁竖直，出气孔横截面积为S0，限压阀的重力为G(已知外界大气压强为p0)（1）高压锅比普通锅更快地能煮熟食物，原因是________。（2）使用该高压锅时锅内气体的最大压强是________(用所给字母表示)。（3）小乐在厨房找到了一些面粉、色拉油和食盐，将这三种物质分别加入足量的水中，搅拌、静置，可以得到悬浊液的物质是________

。【答案】（1）液体的沸点随气压的增大而升高(其他合理均给分（2）P0+G/S0（3）面粉【考点】沸点及沸点与气压的关系，二力平衡的条件及其应用，压强的大小及其计算【解析】（1）根据液体沸点随气压变化的规律分析解答；（2）以限压阀为受力对象，根据二力平衡的知识和压强公式P=FS计算锅内的最大气压。（3）悬浊液的分散质为不溶性的固体颗粒，据此判断。

【解答】（1）高压锅比普通锅更快地能煮熟食物，原因是：液体的沸点随气压的增大而升高。（2）当限压阀要起而未起来时，它受到平衡力，则锅内气体向上的压力与限压阀的自重和大气压力相互平衡，即F内=F大气+G，那么F内S0=F大气S〖变式5-3〗阅读短文，回答问题（g取10N/kg）。高压锅高压锅是家庭厨房中常见的炊具，利用它可以将食物加热到100℃以上，它省时高效，深受消费者欢迎。图甲为高压锅的构造，锅盖上有一个竖直空心柱为排气孔，空心柱上配有限压阀，当锅内的气体压强超过安全值时，锅内气体就会冲开限压阀，放出一部分水蒸气，使锅内气压减小。水的沸点t与气压p的关系如表一：表一：p/×105Pa1.01.41.82.22.63.0t/℃100110120130140150在高原地区气压比平均气压要低，表二是一组高度与对应气压的信息：表二：高度h/km00.40.81.4