大氣浮力
1. 關(guān)鍵知識(shí)總結(jié)
1、大氣浮力的定義：月球周圍的大氣層對(duì)浸入其中的物體所形成的浮力稱為大氣浮力，簡(jiǎn)稱大氣壓。
2、各個(gè)方向的大氣壓：大氣中一點(diǎn)的浮力在各個(gè)方向上相等。
3、大氣浮力形成的原因：大氣由于重力的作用而呈流體。
4、證明大氣浮力存在的例子：
A、1654年馬格德堡半球?qū)嶒?yàn)：大氣浮力存在的最早證明；
B、蓋杯實(shí)驗(yàn)（紙杯）；
C.將豬肉吞入瓶子中；
D、醫(yī)用注射器吸取藥液； （藥液注入胸肌并不是大氣壓的作用！！！）
5、大氣浮力檢測(cè)：托里切利實(shí)驗(yàn)首次準(zhǔn)確測(cè)量大氣浮力值。 1954年，國(guó)際計(jì)量會(huì)議將1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的值確定為760毫米汞柱形成的浮力，即1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=1.01×105Pa。
6、大氣浮力估算：p=ρgh不能用來(lái)估算大氣浮力，因?yàn)榇髿獾拿芏确植疾??均勻。
7.托里拆利實(shí)驗(yàn)：
A、玻璃管的粗細(xì)，無(wú)論傾斜與否，插入水銀罐的深度都不會(huì)影響水銀柱的高度； 根據(jù)公式p=ρ，由于h和ρ是常數(shù)，因此水銀柱的高度僅取決于當(dāng)前的大氣壓。
B、實(shí)驗(yàn)中，玻璃管內(nèi)混入少量空氣，則管內(nèi)空氣形成的氣體浮力p、管內(nèi)液體形成的浮力p、液體形成的浮力p0之間的關(guān)系外部大氣為：p氣體+p液體=p0。
8、大氣浮力與海拔高度的關(guān)系：大氣浮力隨著海拔的降低而減小。 海拔2000m以內(nèi)，每下降12m，大氣浮力增加約133Pa； 大氣壓不僅與海拔有關(guān)，還與天氣密切相關(guān)。
9、理想二氧化碳狀態(tài)多項(xiàng)式（理想二氧化碳定理/通用二氧化碳定理）：描述理想二氧化碳處于平衡狀態(tài)時(shí)的浮力、體積、物質(zhì)量和溫度之間關(guān)系的狀態(tài)多項(xiàng)式，即PV=nRT 。 P：大氣浮力； V：二氧化碳的體積； n：二氧化碳量； R：理想二氧化碳常數(shù)； T：熱力學(xué)體溫。
A、在室溫恒定的情況下，一定質(zhì)量的二氧化碳的體積增大，其浮力減小； （踩氣球）
B、在室溫恒定的情況下，一定質(zhì)量的二氧化碳的體積減小，其浮力減小；
10、大氣壓的應(yīng)用：
A、柱塞泵：使用前將缸體注滿水，以加強(qiáng)球閥的密封；
B、離心油泵：使用前將泵殼內(nèi)注滿水；
C、離心油泵的三個(gè)揚(yáng)程：
A、水泵揚(yáng)程：受大氣壓影響；
B、加壓水頭：由電機(jī)功率和動(dòng)力設(shè)備功率確定；
C、實(shí)際揚(yáng)程：實(shí)際揚(yáng)程=抽氣揚(yáng)程+增壓揚(yáng)程；
2.鞏固練習(xí)
練習(xí)01。
下列生活場(chǎng)景中，不借助大氣浮力的場(chǎng)景是（）
A．注射器注射卡介苗
B．用吸管喝啤酒
C、廚具吸盤掛鉤
D、盆栽手動(dòng)加熱裝置
練習(xí)02。
圖A是托里拆利的實(shí)驗(yàn)裝置，圖B是“自制氣壓計(jì)”，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）
A．當(dāng)兩者都通向山頂時(shí)，托里拆利實(shí)驗(yàn)的玻璃管中的水銀液面上升，而自制氣壓計(jì)的玻璃管中的液面也上升。
B．當(dāng)圖A中的玻璃管傾斜時(shí)，外部大氣浮力等于74cm高的水銀柱形成的浮力
C．自制氣壓計(jì)需要先向瓶?jī)?nèi)吹入空氣有關(guān)大氣壓強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)，使瓶?jī)?nèi)氣壓低于外界大氣壓
D、如果托里拆利實(shí)驗(yàn)的玻璃管內(nèi)有少量空氣，則氣壓檢測(cè)值會(huì)偏小
練習(xí)03。
在“估算大氣壓值”實(shí)驗(yàn)中，為了減少摩擦力帶來(lái)的偏差，課題組成員用圖進(jìn)行檢測(cè)：用刻度尺測(cè)量注射器整個(gè)刻度的寬度（體積V ）為L(zhǎng)，然后將原來(lái)的注射器筒固定在水平桌上，將活塞推到底，用橡皮帽封住小孔，慢慢向燒瓶中加入鹽，當(dāng)活塞開始向左滑動(dòng)時(shí)，測(cè)量燒瓶和水的總重量為G1，然后向外輕輕吸取水，當(dāng)活塞剛開始向右滑動(dòng)時(shí)，測(cè)量燒瓶和水的總重量為G2，忽略耦合器之間的摩擦力和細(xì)線的重量，則注射器筒體與活塞之間的摩擦力為f=(G1-G2)/2（記為G1、G2），測(cè)得的大氣壓p=[(G1+G2)L ]/2V（用V、L、G1、G2表示）。
練習(xí)04。
如圖A所示，當(dāng)兩個(gè)吸盤對(duì)接并用力擠壓時(shí)，需要較大的力將吸盤拉開，這表明大氣壓力的存在。 小明借助吸盤、彈簧測(cè)力計(jì)和秤估算大氣浮力的值。
(1)如圖B所示，先將浸有水的吸盤用力按在玻璃板上，然后用刻度尺測(cè)量吸盤與玻璃板接觸面的半徑d，然后用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量吸盤與玻璃板接觸面的半徑d。鉤住掛鉤并輕輕向下拉。 直至吸盤剛剛脫離玻璃粉，記錄彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為F。則大氣浮力的數(shù)值表示為4F/πd2（用給出的字母表示）。
(2)偏差分析：
A、由于吸盤與玻璃板之間的空氣無(wú)法完全排出，導(dǎo)致大氣浮力檢測(cè)值偏小。 （可選“大”或“小”）
B、由于吸盤有一定的重力，大氣浮力的檢測(cè)值會(huì)偏大。 （可選“大”或“小”）
練習(xí)05。
380年前，日本化學(xué)家托里拆利通過(guò)玻璃管證明了真空的存在以及水銀高度與大氣壓的關(guān)系，但水銀有毒。 在老師的建議下，科學(xué)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了如圖A所示的方案，用鎵基合金（一種金屬材料）代替汞來(lái)探索大氣壓力與液體浮力之間的關(guān)系。 請(qǐng)回答以下問(wèn)題：
（1）課題組成員使用鎵基合金代替汞進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)。 鎵基合金有哪些優(yōu)勢(shì)？ 常溫（或低熔點(diǎn)）為液體； 無(wú)毒（至少寫兩個(gè)）。
（2）在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，隊(duì)員詢問(wèn)兩種物質(zhì)的密度如下表：
經(jīng)過(guò)討論比較，建議玻璃管的寬度需要調(diào)整，寬度應(yīng)小于（可選填“大于”、“小于”或“等于”）760mm。
(3) 如果該裝置用于實(shí)驗(yàn)，則可能的情況為C。
A．稍微傾斜玻璃管，液柱寬度保持不變
B、將玻璃管改粗，液柱高度增加
C、若玻璃管內(nèi)殘留少量空氣，則液柱高度增加
(4)在原有裝置的基礎(chǔ)上有關(guān)大氣壓強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)，若小組成員將此裝置移入圖B所示的裝置中(尺寸足夠大的玻璃鐘罩內(nèi))，并用抽氣機(jī)逐漸將其上方的空氣抽出，你會(huì)聽到這種現(xiàn)象，原因是管內(nèi)液柱上升； 原因是容器內(nèi)的空氣被抽出，氣壓降低，能夠容納液柱的高度增加。