八年级科学大气压的存在经典例题
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考点1:大气压强的存在
1)大气压的定义:空气受到重力作用,而且空气能流动,因此空气内部向各个方向都有压强,这个压强就叫大气压强
2)产生的原因:包围地球的空气由于受到重力的作用,而且能够流动,因而空气对浸在它里面的物体产生压强,空气内部向各个方向都有压强,且空气中某一点向各个方向的压强大小相等
3)大气压存在的证明:马德堡半球实验,覆被实验,瓶吞蛋,吸饮料,吸盘挂钩等 A 、把空可乐罐用橡皮塞塞住罐口,用抽气机抽出罐中的空气,将会出现什么现象?为什么会出现这样的现象? 可乐罐变瘪了,因为用抽气机抽出罐中的空气后,罐内的压强减少,罐外的大气压作用,使可乐罐变瘪了
B 、在空可乐瓶里灌些热水,然后倒掉,再旋紧瓶盖,过一会儿,出现了什么现象?为什么?可乐瓶被压瘪,热空气温度降低,压强减少,但瓶外受到大气压强的作用,对瓶有一个向内的压力。
C 、将剥了壳的熟鸡蛋塞住刚烧过酒精棉球的广口瓶口,观察现象。
鸡蛋压进广口瓶,瓶内气体温度下降,压强减少,鸡蛋在大气压强的作用下,向下压进瓶内。
4)马德堡半球实验
实验现象:两个半球需用很大的力才能拉开 提出疑问:是什么力使两个半球合得那么拢?
因为地球周围的大气受到地球的吸引,即大气也受到重力的作用,所以大气对浸在其内的物体就有压力、压强。
如果半球内为真空,那么要拉开半球需要的力约为7065牛。
马德堡半球实验证明了大气压的存在,而且说明大气压是很大的。
思考:学生做实验不成功或者测出的大气压偏小
半球表面积较小(或半径小、或体积较小),产生的大气压力小 .或者是半球内的空气没有排尽
例题:在德国马德堡市的广场上,1654年曾经做过一个著名的马德堡半球
实验,如图1所示,把两个半径约20cm 的铜制空心半球合在一起,抽去里面的空气,用两支马队向相反的方
向拉两个半球.
(1)总共用了16匹马把两个半球拉开,则平均一对(左右各一匹)马产
生的拉力是多少?(大气压的值约为105
Pa ,计算时把半球看成一个圆盘.) (2)某实验室供教学用的半球,在正常气压下抽成真空后,只需四个人便可拉开.其原因是半球表面积较小(或半径小、或体积较小),产生的大气压力小 . (3)如图2是同学们用高压锅模拟马德堡半球实验,如果他们没有抽气机,应怎样将高压锅里的空气尽量排除呢?请说出你的办法.在高压锅里放少量的水加热至沸腾赶走里面的空气,然后盖严锅盖,让其冷却 . 下列都是《科学》课本中的实验,不能用来说明大气压强存在的是 ( )
A.瓶中取袋
B.筷子提米
C.牛奶盒的变化
D.吸饮料 下列实验不能说明大气压存在的是 ( )
图甲所示,将杯子里装满水,用纸片把杯口盖严,用手
按住纸片,把杯子倒过来,放手后,纸片不会掉下来,
杯子里的水也不会流出来,
这表明______;如图乙、丙
所示位置,纸片将______掉下来(填“会”、“不会”).说明大气向____都有压强.考点2:大气压的大小
1)大气压的测量工具
空盒气压计(携带和使用方便):1mm为133pa
水银气压计(精确):水银柱为多少毫米,大气压就是多少毫米汞柱
标准大气压为:1.01×105Pa=760mm汞柱
3)托里拆利实验
大气压的测定(托里拆利实验的原理):
如图所示,设大气压为,管内外水银面高度差为,取管口
的液片AB为研究对象,管内水银面上方是真空,液片AB受到管
内水银柱产生的向下压强,
,同时液片AB受到管外水银对它
产生的向上的压强,及由水银传递来的大气压强,即水银处
于静止状态,静止的AB 液片受到的向上、向下的压强相等,即:
,所以
,所以。
即大气压等于管内高出管外的水银柱产生的压强,因此只要测出管内外水银面的,就可以得出大气压的数值。
1、如果将玻璃管加粗或者改细一点,对该实验都不会产生影响,
测量出来的结果仍然是760mm水银柱。
2、如果将玻璃管向上提起一些,水银柱会管内下降,但距水银槽
中水银面高度仍是760mm。
将玻璃管向下按压一些,也不会影响
到测量结果。
3、如果将玻璃管倾斜,管中水银会上升,水银柱长度增加,但这
时如果测量其竖直高度仍然是760mm。
4、如果玻璃管中混入了少量的空气,玻璃管中水银由于受到了一
部分气体向下的压强,所以水银柱会下降一些,这时水银柱的高
度将会小于760mm,也就是说比真实的气压值要小一些。
5、如果在玻璃管顶端凿一小孔,管中由于能够进入空气,玻璃管
中水银柱的上表面也就受到了大气压强,由于这个压强和水银槽
中水银面上方受到的大气压强相等,管中水银就会由于自身的重力而下降,直到和水银槽中水银面相平。
6、如图所示,在标准气压下把一端封闭的玻璃管装满水银后竖
直地倒立在水银槽内,管的顶端高出水银槽中水银面36cm,这时
管中的水银不会下降,因为标准大气压能够支持760mm的水银柱。
所以这时管顶会受到水银柱向上的76cm-36cm=40cm的压强。
如
果这时在管顶开一个小孔,水银柱会不会向上喷出呢?
答:如果在玻璃管上方开一小孔,由于管中水银受到有大气向上
和向下的压强,所以水银柱会下降到和管外液面相平。
小结:玻璃管的粗细不会影响测量结果。
把玻璃管向上提起或者向下按下也不会影响到测量结果;将玻璃管倾斜后,水银柱长度增加,高度不变;玻璃管中如果混入少量的空气,测量值会比真实值小;当玻璃管内的水银柱稳定后,在管顶穿一个小孔,那么管内水银将降到与管外水平面相平;
注意:应明确的几个问题:
①水银柱高度是指管内外水银面的竖直高度差,不是指倾斜管内水银柱的长
度L,因此,实验中使管倾斜后,管内水银柱长度增加,而水银柱的竖直高
度仍旧不变。
②实验中,玻璃管的粗细(内径不同)不会影响大气压强的测定值,因为液体
的压强只与液体密度、深度有关,与液体的重力、体积无关。
③实验中,玻璃管入水银槽里的深度对测量值没有影响,管口向上提,管内水
银面上方真空部分体积增大,水银柱高度不变;管口向下接,管内水银面
上方真空部分体积减小,水银柱高度不变。
(4)说明:
A实验前玻璃管里水银灌满的目的是:使玻璃管倒置后,水银上方为真空;若未灌满,则测量结果偏小。
B本实验若把水银改成水,则需要玻璃管的长度为10.3 m
C将玻璃管稍上提或下压,管内外的高度差不变,将玻璃管倾斜,高度不变,长度变长。
D若外界大气压为H cmHg 试写出下列各种情况下,被密封气体的压强(管中液体为水银)。
h h
h
h
h h
h
H cmHg (H+h)cmHg (H-h)cmHg (H-h)cmHg (H+h)cmHg (H-h)cmHg (H-h)cmHg
在托里拆利实验中,若玻璃管中水银柱高度低于76cm ,可能的原因是( )
A. 将玻璃管向上提或向下压了
B. 玻璃管粗了或细了,不适中
C. 水银槽中水银多了,应倒些水银走
D. 玻璃管放倾斜了一点
E. 当地大气压低于一个标准大气压或实验场所地处高原
F. 管内混有了少量空气
将平底装满水的瓶子倒放在水槽里,如图所示,如果瓶底破了一个小孔,则瓶里的水会( )
A. 从小孔流出
B. 水槽中水面下降
C. 水既不从小孔流出,也不下降到水槽中
D. 水流入水槽,直至瓶内外水面相平
在做托里拆利实验时,不小心管内进入了一点空气,测得的结果是730毫米汞柱,而当时实际大气压的值是756毫米汞柱,那么管中水银面上方空气的压强是____毫米汞柱. 做托里拆利实验,玻璃管内灌入的液体是_______.若管内灌入的是水,当玻璃管倒置在水里,要求管顶出现真空,玻璃管至少要约_____米;若管内灌入的是煤油,则玻璃管
至少要约_____米.(ρ油=0.8×103kg/m 3
)(在一标准大气压下)
在托里拆利实验中,如果玻璃管从竖直放置到倾斜放置如图所示,则( ) A .管内水银柱长度变大,竖直高度不变 B .管内水银柱长度减小,竖直高度减小 C .管内水银柱长度
变大,竖直高度变大
D .管内水银柱长度减小,竖直高度不变
已知实验室所在地大气压为1标准大气压,在如图所示的托里拆利实验中,管内水银上方为真空,则管内A 点的压强为_______毫米汞柱,槽内B 点的压强为_______毫米汞柱.
4)大气压与海拔高度:离地面越高,空气越稀薄,密度越小,大气压就越小 大气压变化规律研究:在海拔3000米以内,每上升10米,大气压大约降低100 Pa
图是一个自制的气压计,小明用托盘托着它从楼下到楼上,发现玻璃
管内水柱高度变高了。
(1)水柱高度变高的原因是因为瓶外大气压随高度的升高而________。
(2)水柱高度变高后,瓶内气体体积增大,质量不变,瓶内气体的密度__________ (选填“大变”、“不变”或“变小)。
5)大气压的测量实验
1
、在测量大气压的实验中,为消除活塞与针筒间的摩擦力对实验的影响,某同学采用了图示装置,将注射器筒固定在水平桌面上,把活塞推至注射器筒底端,用橡皮帽封住注射器的小孔,活塞通过水平细线与烧杯相连,向烧杯中缓慢加水,当活塞刚开始向左滑动时,测得杯中水的质量为880g ;然后向外缓慢抽水,当活塞刚开始向右滑动时,测得杯中水的质量为460g ,烧杯质量为100g ,活塞面积为7×10-5m2,g=10N/kg
轮轴间的摩擦和细线重不计,则所测大气压的值应为(
)
A 、
1.26
×
105Pa B 、1.10×105Pa C 、1.01×105Pa D 、0.96×105Pa
2、同学们在进行估测大气压实验时,首先读出注射器的最大刻度为V ,用刻度尺量出其全部刻度的长度为L ;然后按照如图所示的过程,
慢慢的拉注射器(甲图没有盖上橡皮帽、乙图在排尽空气后盖上了橡皮帽),刚好拉动活塞时,弹簧测力计的示数分别是F1和F2.则他们测量出的大气压强最接近于( )
3、在测定大气压的实验中,因缺少大量程的弹簧测力计,
小明设计并进行了如下的实验(如图所示)。
①将蘸水的塑料挂钩吸盘按压在光滑水平的玻璃板上,挤出塑料吸盘内的空气,测出吸盘的直径为d ;
②将装有适量细砂的小桶轻轻地挂在吸盘的塑料挂钩上;
③用小勺轻轻地向小桶内加沙,直到塑料吸盘刚好脱离玻璃板,用天平测出这时小桶和沙的质量为m 。
请完成下列问题:
(1)吸盘脱离玻璃板时,若不计塑料挂钩的质量,空气对塑料吸盘的压力大小是:____________,测得大气压数值的表达式是:p 大气压=__________________。
(2)实验中误差产生的主要原因是(写出一条即可): __________________________ 4、小商品市场上有一种圆形软塑料皮碗,“物理航空母舰实验”小组买回后,利用塑料皮碗测教室中的大气压.具体做法:
①将皮碗挤压在竖直的厚玻璃上,用刻度尺和三角板测出皮碗直径为d ,则皮碗面积
S=π(d/2)2
.
②将细线挂在皮碗的尾部,沿着垂直于玻璃的方向向外拉皮碗,当皮碗恰好掉下时记
下测力计读数为F ,则大气压强P 0=F/S=4F/πd 2
.
你认为此小组利用______原理测教室中的大气压,体现______物理研究方法. 请帮“物理实验”将没填写完整的空填写完整.
小组测出教室中的大气压P=0.8×105
Pa ,向老师请教结果,老师用气压计测得的值为
1.0×105
Pa ,请你找出两处实验不妥之处并提出改进建议:
不妥处之一:____ __.改进方法:____ __. 不妥处之一:___ ___.改进方法:
__ ____.
5、某课外活动小组为了估测大气压的大小,根据课本中的实验方案,如图所示,在实验室进行了如下实验:
A .记录弹簧测力计的示数为F ,这就是大气对吸盘的压力.
B .将蘸水的塑料挂衣钩的吸盘放在光滑玻璃板上,用力挤压吸盘.
C .用弹簧测力计钩着挂钩缓慢向上拉,直到吸盘脱离玻璃板面.
D .量出吸盘与玻璃板接触面的直径:计算出吸盘与玻璃板的接触面积为S .
E .根据p=数学公式,计算出大气压的大小p .
(
1)由于疏忽,实验小组将前三项的顺序写颠倒了,正确的顺序是______. (2)实验中将蘸水的吸盘放在光滑玻璃板上,蘸水的目的是______.
(3)如果实验中所用的弹簧测力计的量程是0-15N ,为了测出大气压的大小,你认为实验中所选吸盘的面积应尽量______ (选填“大一些”或“小一些”).
(4)实验小组通过实验测出的大气压值与1标准大气压值相差很大.成员们分析,可能是测得的吸盘的面积不准确;也可能是吸盘与玻璃板面脱离时,弹簧测力计的读数不准确;还可能是:______ (写出一条).
(5)实验小组又把玻璃板分别斜放、立放,使弹簧测力计向不同方向拉吸盘,也都测出了大气压的值.这说明大气压的方向是______.
6、用如图所示装置粗略测量大气压的值.把吸盘用力压在玻璃上排出吸盘内的空气,
吸盘压在玻璃上的面积为4×10-4m 2
.轻轻向挂在吸盘下的小桶内加沙子.吸盘刚好脱落时,测出吸盘、小桶和沙子的总质量为 3.2kg .则大气对吸盘的压力为______ N (g 取10N/kg ),大气压的测量值为______Pa .若吸盘内的空气不能完全排出,则大气压的测量值比实际值偏______.
7、物理兴趣小组的同学利用星期天开展一次登山活动,想利用所学的物理知识测量花果山的高度。
若已知在竖直方向每升高10m 大气压强减小Δp ,且山下的大气压强为p0。
他们随身携带了注射器(有刻度部分的容积为V )、弹簧测力计、细线、刻度尺等。
到达山顶后,他们首先排尽针筒内的空气并用橡皮帽封住其小孔,进行了如图所示的实验。
(实验中针筒与活塞之间的摩擦不计)
(1)为了测量山顶的大气压强,你认为实验中应测出的物理量有(指出物理量的名称并用相应的符号表示): ;
(2)山顶的大气压强p = (用所测量的物理量及已知量表示); (3)花果山的高度h = (用所测量的物理量及已知量表示)。
8、在自主学习探究的过程中,某同学利用带拉环的吸盘、固定在墙上的平面镜、水、刻度尺、弹簧测力计来测量大气压强的大小,具体步骤是:
①用刻度尺测出吸盘的直径,算出吸盘平面面积为10cm2;
②用弹簧测力计测出吸盘自身的重力为0.5N ;
③将吸盘沾水湿润后,压在平面镜上,排尽吸盘内的空气;
④用弹簧测力计水平拉动吸盘,直到吸盘恰好脱落,读出此时弹簧测力计示数为95N ; ⑤记录整理数据;
⑥算出大气压的值,分析实验结论.实验装置如图甲所示.请你结合所学知识分析:(1) 上述的实验步骤中,哪一部是多余的?______
(2) 将吸盘沾水润湿的目的是________________________________ (3) 根据该同学的实验数据,计算得到的大气压强值为___________Pa
(4) 该实验测得的大气压的值小于标准大气压的原因是
(5) 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,则你预计弹簧测 力计的示数很可能______(“大于”、“小于”或“等于”)95N.
9、小明做“估测大气压值”的实验。
装置如图所示:
⑴在如图所示的装置中,小明不能采用图乙的装置来估测大气压强,其原因是 。
⑵实验步骤如下:
A 把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器的小孔;
B 用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部,绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连,沿正确的方向慢慢拉动注射器筒,当注射器的活塞开始滑动时记下弹簧测数F ;
C 读出注射器的容积V ;D.用刻度尺测出注射器的全部长度L 。
⑶思考并回答:
①实验步骤A 的目的是 。
②指出以上实验步骤中的错误:。
○
3注射器漏气会导致所测得的大气压的值偏 。
请提出一种减少漏气的方法: 。
○
4用测得的物理量表示大气压强的表达式P= 。
10、洋洋同学家的卫生间下水道堵塞了,他爸爸利用吸盘很快就将下水道疏通了,如图所示,为此他突然联想到所学过的大气压知识,于是,洋洋和瑞瑞同学合作利用吸盘设计了一个估测大气压强的实验方案 【方案设计】
(1)用刻度尺测出吸盘的直径D ;
(2)将吸盘四周沾上水,挤出里面的空气压在光滑的水平地面上; (3)用力竖直往上拉吸盘柄,直到吸盘脱离地面,根据经验估测拉托吸盘所需拉力的大小F ; (4)计算出当地大气压强 【评估交流】
洋洋同学说:我们的实验原理是________ ,操作过程规范,较
方便地估测出了大气压强瑞瑞同学说:在操作过程中,我发现存在________ 、________ 等问题,尽管我嫩的操作规范,但估测的结果误差较大,洋洋认真思考后,同意了瑞瑞的意见,然后,他们继续一起探讨如何改进方案,尽量减少测量误差。
根据洋洋和瑞瑞同学的实验记录及自我评估情况,请你回答,洋洋和瑞瑞测出的大气压强P=________ (用字母表示);实验时洋洋同学将吸盘四周沾上水,这样做的目的是________ 。
要准确测量,应该利用课本中介绍的________________ 进行测量。