第8讲大气与大气压强（原卷版）

大气与大气压强【衔接导入】大气污染大气污染对大气物理状态的影响，主要是引起气候的异常变化。这种变化有时是很明显的，有时则以渐渐变化的形式发生，为一般人所难以觉察，但任其发展，后果有可能非常严重。大气是在不断变化着的，其自然的变化进程相当缓慢，而人类活动造成的变化祸在燃眉，已引起世界范围的殷切关注，世界各地都已动员了大量人力、物力，进行研究、防范、治理。控制大气污染，保护环境，已成为当代人类一项重要事业。一、大气的重要性地球周围被一层很厚的空气包围着，它一直延伸到3000千米的高空（主要集中在1000千米的高度）。包围地球的空气层叫大气层，空气也叫大气。1.大气的成分：由氮气、氧气、二氧化碳、稀有气体、臭氧、水蒸气以及悬浮在其中的固体杂质等物质组成。2.大气作用：①保护地球，如避免流星的袭击②大气中的各种气体，都是人类不可缺少的资源（举例：氧气进行生命活动必需的；二氧化碳是光合作用的重要原料）③臭氧层能保护地面上的生物免受太阳紫外线的伤害④水蒸气能成云致雨二、大气的温度特点：①大气温度的变化范围约在－84℃2500℃之间。②在85千米以上，大气的温度呈逐渐上升趋势（想一想为什么？太阳辐射强）。③在0－12千米、55－85千米之间气温随高度的增加而降低④在12－55千米之间，气温随着高度的增加温度升高。三、大气的分层根据大气的温度、密度和物质组成等特点（大气温度在垂直方向上的变化是我们对大气进行分层的主要依据。），把地球大气层分为五层，即①对流层（0－17千米）②平流层（17－50千米）③中间层（50－80千米）④暖层（80－500千米）⑤外层（500千米以上）外层就是地球大气与宇宙间的过渡层。1000千米以上，大气变得十分稀薄，密度很小。5000千米以外，大气已接近真空。四、对流层的特点1、对流层是大气的底层。2、在两极和赤道地地区的厚度不同。两极厚度约8千米，在赤道增大到17－18千米。3、对流层集中了地球四分之三的大气质量和几乎全部的水汽、固体杂质。4、对流层最显著的特点有强烈的对流运动。大气压强的存在马德堡半球实验：1654年时，当时的马德堡市长奥托·冯·格里克于神圣罗马帝国的雷根斯堡（今德国雷根斯堡）进行的一项科学实验，目的是为了证明大气压的存在。马德堡半球实验2.帕斯卡木桶试验：在1648年做了一个著名的实验：他用一个密闭的装满水的木桶，在桶盖上插入一根细长的管子，从楼房的阳台上向细管里灌水．结果只灌了几杯水，竟把桶压裂了，桶里的水从裂缝处流了出来．帕斯卡木桶实验托里拆利实验托里拆利实验：托里拆利实验器（J2116型），水银，1米以上的长玻璃管（或两根玻璃管中间用橡皮管连接），水槽（烧杯)。1643年6月20日，意大利科学家托里拆利首先进行了这个实验，故名托里拆利实验。这个实验测出了1个标准大气压的大小为约760mm汞柱或10.3m水柱。六、大气压的大小大气压的大小跟我们的生活密切相关，我们应该知道大气压的测量方法。1.大气压的大小可以用空盒气压计或水银气压计进行测量。2.大气压的变化：①大气压的大小与大气的密度有关－－原因：大气压的产生是由于大气有重力。②大气压的大小随着高度的增加而减小－－原因：大气的密度随着高度而减小。③在海平面附近，大气压的数值接近1.01×105帕（760毫米汞柱）规定：这个大气压值称为标准大气压。大气压与人类生活（1）大气压对天气的影响①大气压的特点：②大气压随高度的增大而减小③同一高度的不同区域，大气压的数值也不一定相同④同一地点的不同时间，大气压也会不同⑤大气压对天气的影响：高气压多晴朗天气，低气压区多阴雨天气。（2）大气压对人体的影响①人的情绪、心情受气压影响较大②人对气压的变化有逐步适应的过程③减压实验说明：人体内也有压强。当体内外压强失去平衡后，也会对人体产生不良的影响。（3）气压对液体沸点的影响：当气压增大时，液体的沸点升高；当气压减小时，液体的沸点会降低。（四）生活用品与大气压①真空压缩保存袋；②吸尘器③高压锅、低压锅④吸盘挂钩⑤抽水井高压锅吸盘挂钩手押抽水井七、流体压强与流速的关系1、流体压强与流速的关系在气体和液体中，流速越大的位置，压强；流速越小的位置，压强大。2、飞机的升力飞机运动时，机翼上方空气流速快、压强小，下方空气流速慢、压强大，在机翼的上下表面产生了压强差，从而使飞机获得了向上的升力。3、应用（1）化油器：当气流通过狭窄管道时，流速快，压强小，汽油喷出形成雾状（2）飞机机翼的原理（3）赛车尾翼的原理【例题分析】例1．小特在玻璃杯内盛满水，杯口盖上一张硬纸片（不留空气），然后托住纸片，将杯子倒置或倾斜，水都不流出，纸片也不掉下（如图所示）。该活动所研究的问题是（）A．大气压强有多大 B．水的重力与大气压力之间的关系 C．大气对各个方向是否都有压强 D．液体向各个方向都有压强例2．科学兴趣小组进行了如图实验：先在烧瓶中装满沸水，再倒掉沸水，然后在烧瓶口放入去壳的鹌鹑蛋（不留缝隙），将烧瓶口向右或向左或向下，发现鹌鹑蛋一直向烧瓶底部运动该兴趣小组的实验目的是为了探究（）A．大气压的存在 B．大气向各个方向都有压强 C．大气各个方向压强都相等 D．大气的压强与热水温度的关系例3．用真空采血管抽血时，将采血针一端刺入人体静脉后，另一端插入真空采血管的胶塞，血液便会自动流入采血管。血液能够流进真空采血管的动力来自（）A．大气压 B．人体内血压 C．护士的拉力 D．血液自身重力例4．2016年7月1日起，全省二级以上医院（除儿童医院）全面停止门诊患者静脉输注抗菌药物：如图是医院为病人输液部分装置，图中A为输液瓶，B为滴壶，C为进气管，与大气相通，则在输液过程中，（瓶A中尚有液体），下列说法正确的是（）①瓶A中液面下降，但A中上方气体的压强不变；②瓶A中上方气体的压强随液面的下降而增大；③在瓶中药液输完以前，滴壶B中的气体压强保持不变④滴壶B中的气体压强随A中液面的下降而减小。A．①③ B．②③ C．①④ D．②④例5．为了更好地证明大气压的存在，老师对覆杯实验进行了改进（如图甲所示），如果抽气接近真空，你看到的现象将是（）A．B． C． D．例6．小明制作了一个如图所示的简易气压计。将橡皮膜平铺在敞口容器上，并用胶带绑紧。检查气密性后，将吸管的A端粘在橡皮膜中心，B端靠近卡纸上的M处。外界气压的变化会引起橡皮膜凹凸程度的变化，从而使吸管绕O点转动，指示气压大小变化。（外界气温的变化对容器内气压的影响极小）（1）标准大气压的数值接近于Pa。（2）检查该仪器气密性时，将绑有橡皮膜的容器浸没在水中，轻压橡皮膜，如果观察到，则气密性不好。（3）小明将该气压计从山脚带到山顶，发现吸管B端的指向将向移动。例7．张老师在圆柱形玻璃杯内装满水，用平滑的塑料片紧贴水面盖住杯口，压紧后将杯子倒置，放手后水和塑料片都不会掉下来，如图甲所示，此现象能说明的存在。张老师接着将倒置的杯子插进密闭钟罩内的水槽中并把杯子悬挂起来，把塑料片取走，杯内的水仍不会下落，如图乙所示。当用抽气机持续抽出钟罩内空气，杯内的水会掉下来，判断理由；如果再把空气放进钟罩内，水（选填“会”或者“不会”）被“吸”到杯内。例8．在自主学习探究过程中，小张利用带拉环的吸盘，固定在墙上的平面镜，水、刻度尺来测量大气压强的大小。具体实验步骤是：①用刻度尺测出吸盘的直径，算出吸盘平面面积为10平方厘米；②用弹簧秤测出吸盘自身的重力0.5N；③将吸盘沾水湿润后，压在平面镜上，排尽吸盘内空气；④用弹簧秤水平拉动吸盘，直至恰好脱落，读出此时弹簧秤示数为95N；⑤记录整理数据；⑥算出大气压的值，分析实验结论。实验装置如图甲。请结合你所学的知识分析，（1）上述的实验步骤中，哪一步是多余的（填序号）。（2）将吸盘沾水润湿的目的是：。（3）在实验时，如果拿一个吹风机对着吸盘自上而下吹冷风，如图乙，则你预计的弹簧秤示数可能会（“变大”变小”或”不变”）。（4）若丙装置活塞与注射器筒内壁间的摩擦力为4N，小刚用14N拉力慢慢拉动注射器该注射器有刻度的部分长度为10cm，注射器容积为10毫升，则该地的大气压为Pa。【巩固提高】一．选择题（共10小题）1．如图，小徐同学用吸管吸饮料时出现了一个怪现象，她用力吸也不能将饮料吸上来。造成此现象的原因可能是（）A．所用吸管太细 B．液面上方的吸管壁有破损 C．当时大气压偏小 D．吸管浸入液面部分太长2．大气压在抗击新冠肺炎疫情中发挥了重要作用。如“负压病房”，所谓“负压”是指内部的气压低于外部的气压，下列现象中有可能处于“负压”状态的是（）A．正在熬粥的高压锅内 B．吹大后的气球内 C．充满气后的氧气罐内 D．人吸气时肺的内部3．下列操作没有用到大气压的是（）A．用针筒注射药水 B．离心式水泵抽水 C．吸饮料 D．中医里的拔火罐4．下列情境中，不能说明存在大气压的是（）A．医生用针筒把药液注射进病人肌肉 B．用吸管能从汽水瓶中把汽水吸入口中 C．堵上茶壶盖上的小孔，茶壶里的水不容易被倒出来 D．化学实验时，用滴管吸取试剂5．在塑料瓶盖上插入连有橡皮管的玻璃管，用止水夹夹住橡皮管，使整个装置保持良好的气密性，在电子天平上称出塑料瓶的质量，然后打开止水夹，用打气筒往塑料瓶内打气，关闭止水夹，再撑出塑料瓶的质量，下列有关说法错误的是（）A．该实验说明空气有质量 B．打气后瓶内气压增大 C．在塑料瓶内装小部分水，过一会儿用止水夹夹住橡皮管、塑料瓶一定变瘪 D．利用图中的部分实验器材还可以证明大气压的存在6．现代建筑多采用中空双层玻璃窗隔热，实验表明，中空双层玻璃窗的隔热性能与两层玻璃间空气压强有关，实验测得中空双层玻璃内外温差与中间空气压强关系如图所示，则中空双层玻璃中间空气压强（）A．等于大气压强时，没有隔热效果 B．小于10﹣1Pa时，隔热效果变差 C．在10﹣1～102Pa时，隔热效果最好 D．等于10﹣3Pa时的隔热效果比104Pa时好7．小欢为宠物设计了一个“自动给水装置”，如图是模型图。它的原理是当水盆内水位低于“供水管”下端开口时，“供水瓶”就会向水盆中自动供水。下列有关分析中，正确的是（）A．供水瓶中水面能高于水盆内水面，是由于浮力的作用 B．供水瓶中水面能高于水盆内水面，是由于瓶的支持力的作用 C．若供水瓶内水未装满，留有少量空气，水会立刻流下 D．若供水瓶底部有破洞，水会立刻流下8．在验证大气压存在的覆杯实验中，小柯认为：“实验中纸片不掉落完全是因为纸片被杯口的水粘住了，而与大气压无关”。下列能帮助小柯改变这种想法的实验是（）A．如图甲，换用不同种类的纸片做覆杯实验，纸片都不掉落 B．如图乙，覆杯实验中将杯口朝向不同方向，纸片均不掉落 C．如图丙，将一张湿纸覆盖在空杯子的杯口，倒转杯子纸片不掉落 D．如图丁，在密闭钟罩内做覆杯实验，抽出钟罩内空气的过程中纸片掉落9．某同学自己设计了一个粗测大气压强的实验：把两个橡胶皮碗对在一起，用力挤出中间的空气，如图所示，把皮碗悬吊起来，在皮碗下挂重物，逐渐增加所挂的重物，测出最多能挂的物重G，再测出此时皮碗的直径d，皮碗的重忽略不计，则根据这些数据计算大气压p的公式是（）A．p=Gπd2 B．p=Gd C．p=4Gπd10．如图是一种“吸盘式”挂衣钩。将它紧压在平整、光洁的竖直玻璃上，可挂衣帽等物品。它主要部件是一个“橡皮碗”，下面有关的说法错误的是（）A．被玻璃“吸”住后，皮碗内的气压小于大气压 B．皮碗内挤出的空气越少，吸盘贴在玻璃上就越紧 C．皮碗与玻璃之间的摩擦阻止衣物向下的移动 D．不能紧贴在粗糙的水泥墙壁上，粗糙面与吸盘之间有缝隙、会漏气二．填空题（共2小题）11．大气压与人们的关系非常密切。（1）很多生活、学习用品都是利用大气压工作的。下列现象与大气压强无关的是。A.把药液注射进肌肉里B.钢笔吸墨水C.吸尘器清洁地面（2）如图所示，在装有水的烧杯中倒扣一个玻璃瓶，其水面比烧杯内水面低。则当烧杯内的水被加热至沸腾时，玻璃瓶中的水腾。（选填“一定会”、“一定不会”或“可能会”）12．张强同学为研究“吸管中的饮料是被吸上来的，还是被压上来的”这一问题时，设计了如图所示的实验。请结合所学的知识回答：（1）当用力推注射器活塞时，广口瓶内的气压将（填“大于”、“小于”或“等于”）直玻璃管内的气压，能观察到的现象是。（2）此实验（填“能”或“不能”）验证“饮料是被气压压上来的”这一结论。三．实验探究题（共1小题）13．在自主学习探究过程中，①用刻度尺测出吸盘的直径，算出吸盘平面面积为10厘米