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[!--downpath--]大氣浮力和流體浮力
【學習目標】
1、了解大氣壓及其形成原因，記住一個標準大氣壓的數值；
2、了解大氣壓力的變化及其應用，掌握檢測大氣壓力的技巧；
3、初步了解流體浮力與流速的關系，了解客機升力形成的原因。
【關鍵點】
要點 1. 大氣浮力
大氣對浸入其中的物體形成的浮力稱為大氣浮力，簡稱大氣壓。 歷史上最著名的能夠證明大氣壓存在的實驗是馬格德堡半球實驗。
強調：
1、原因：空氣受重力影響。
2. 特點：空氣和液體一樣，具有流動性，所以在大氣壓內各個方向都有浮力。
3、單位：國際單位為帕斯卡（Pa）。
常用的單位有毫米汞柱（mmHg）、分米汞柱（cmHg）、標準大氣壓（atm）
1個標準大氣壓===1.013×105Pa。
Point 2.大氣浮力的檢測（高清課堂《大氣浮力與流體浮力》）
1.托里拆利實驗
大氣浮力的值不是固定的，會隨著各種誘因的變化而變化。 歷史上第一次，托里切利實驗測量了大氣壓力值。
實驗過程：如圖所示，取一根長約1m、末端封閉的玻璃管，先在管內裝滿水銀，用手指堵住開口端，將管子倒置在水銀中水銀罐，握住右手，放入水銀罐中。 水銀的表面會生長，當它生長到一定高度時，就會停止生長。
托里切利實驗是將大氣的浮力轉化為液體的浮力進行檢測。 如圖所示，在管內外水銀表面的交界處設想了一個假想的液層。 由于水銀柱靜止，液體在管內受到水銀柱形成的向上浮力，該浮力等于外界大氣壓，即大氣壓支撐著管內76cm高的液片. 水銀柱，大氣浮力等于76cm高的水銀柱形成的浮力。
一般把等于水銀柱在760mm高度形成的浮力的大氣壓稱為標準大氣壓。
根據液體浮力公式。
在托里切利實驗中，管子上部是真空，管內水銀柱的高度只隨外界大氣壓的變化而變化，與管子的厚度、角度無關傾角、管子的寬度以及玻璃管是被抬起還是被壓下。 它只與水銀柱的垂直高度有關。
2、氣壓計檢測方法
①氣壓計：檢測大氣壓力的儀器稱為氣壓計。
② 常用氣壓計：水銀氣壓計、金屬盒氣壓計
水銀氣壓計是在托里拆利管的門口設置一個與玻璃管平行的刻度。 當外部大氣壓發生變化時，直接從刻度上讀出管內水銀柱的高度。
水銀氣壓計的檢測結果比較準確，但不方便攜帶。
實際應用中常使用金屬盒氣壓計，又稱無液氣壓計。 它的主要部分是一個抽真空并具有波紋表面的金屬盒。 金屬盒由彈力鋼片向外拉動，彈力鋼片與表針相連。 當外界大氣壓發生變化時，金屬盒的凹凸度發生變化，通過彈性鋼片帶動指針旋轉，指示大氣壓值。
金屬盒氣壓計攜帶方便，但測試結果不夠準確。
3.大氣壓力的變化
(1) 大氣壓力隨高度增加而降低。 因為海拔越高，空氣越粘稠，空氣的密度越低，所以大氣壓隨高度而降低，因為大氣密度的變化是不均勻的，所以浮力隨高度的變化為也參差不齊。 在海拔低于2000m的地方，氣壓每下降12m，氣壓就會下降約133Pa（1mmHg）。
(2)天氣氣候影響大氣壓力：一般來說，冬季的氣壓高于夏季，陰天的氣壓高于雨天的氣壓。 隨著體溫下降，氣壓也會下降實驗大氣壓強的原理，大氣越熱，氣壓越低。
第三點，大氣浮力的應用
水泵：水泵也叫電機，是一種利用大氣壓力將水從低處抽到高處的裝置。
強調：
1、活塞式水泵：如圖所示，活塞式水泵是利用大氣壓力將水從低處抽到高處。 圖A，活塞下行，球閥B關閉，活塞下方的水沖開球閥A，沖入活塞； 如圖B，活塞上升，球閥A關閉實驗大氣壓強的原理，活塞上方的水上升，從出水管C流出，同時大氣壓力迫使水推開球閥B，踏入泵殼，然后周而復始，反復搖動搖桿D，連續抽水。
2、對于離心式水泵，啟動前先將泵殼注滿水，排出泵殼內的空氣，使泵中心部分的浮力大于外界大氣的浮力。 啟動時，軸套在動力機的帶動下高速旋轉，泵殼內的水隨軸套高速旋轉，被拋入出水口。
第 4 點流體浮力
流體液體和二氧化碳在化學上也被稱為流體，如空氣和水。 流體流動時也有浮力，此時的浮力稱為流體的浮力。
主要扣分：
1.探究流體浮力與流速的關系
(1)在兩張平行紙的中間吹氣，使兩張紙之間的氣流速度減小。 這時兩張紙兩側的氣流速度比較小，兩張紙會向中間移動。 這表明紙張一側的空氣對紙張施加的壓力小于紙張中間的空氣。 可見，風速大的地方浮力小，風速小的地方壓力大。
(2)將兩只小船放入盛水盤中，用水管在兩只小船之間沖水，兩只小船會向中間靠攏，這意味著一側的水壓船比船中間的水小。 可見，液體流速大的地方浮力小，流速小的地方壓力大。
2、在二氧化碳和液體中，流速大的地方浮力小，流速小的地方壓力大。
Point 5. 流體浮力的應用——飛機的升力
1、飛行器的進氣量和空氣流量
客機的進氣口通常做成上凸下平的形狀。 機翼的形狀決定了機翼上下表面的氣流速度。 從噴嘴的橫截面形狀可以看出，上半部分是彎曲的，下半部分是近似直的。 飛機在飛行時，空氣相對于襟翼運動，由于襟翼上方的空氣比下方的空氣移動的距離長，噴嘴上方的空氣移動速度比下方快。
2.升力的形成
從風門上方通過的空氣路徑長、速度快，而從進風口下方通過的空氣路徑短、速度慢； 因此，翼尖上表面的空氣浮力小，下表面的壓力大。 機翼上下表面的壓力差方向垂直向下。 這種壓力差稱為“升力”，也稱為客機的“升力”。 螺旋槳需要高速旋轉一段時間，都是為了獲得更大的升力上升到高空。
【典型案例】
類型 1. 大氣浮力
1、在下面的例子中，大氣壓的作用是（）
A、用吸管喝啤酒
B．客機進風口設計成流線型
C、用高壓鍋煮米飯
D．深水潛水員穿專用耐壓潛水服
【思考】（1）利用大氣壓通常是在某處增加氣壓，然后在外界大氣壓的作用下，形成一定的療效； (2)流線型前圓后尖，表面光滑，略像水滴這種形狀的物體在流體中運動時遇到的阻力最小，所以汽車、火車、飛機機身的外觀、潛艇等往往是流線型的； (3) 液體的沸點隨氣壓的降低而降低 (4) 液體的浮力隨深度的減小而減小。
【答案】A
【分析】 A、用吸管吸啤酒時，口中的氣壓大于啤酒瓶中的氣壓。 在大氣壓的作用下，啤酒被壓進嘴里。 所以A符合題意； B、飛機外形設計模仿動物的身體，通常設計成流線型，屬于仿生技術。 流線型的外形可以減少飛行的空氣阻力，不屬于利用大氣壓。 因此，B不符合題意； C、高壓鍋煮飯是根據液體的沸點隨氣壓降低而降低的原理，不屬于利用大氣壓，所以C不符合題意； D、深水潛水員必須穿特殊的衣服耐壓潛水服是為了承受更大的水壓，而不是大氣壓的作用，所以D不符合題意，
所以選擇A。
【總結與升華】 大氣壓力是存在的，并廣泛應用于現實生活中。 生活中注意觀察。 這個問題屬于生活常識。
舉一反三：
【變異】以下是《科學》課本上的實驗，用來說明大氣浮力的存在（）
A。 橡皮塞跳起來 B. 牙簽提米 C. 蓋杯實驗 D. 球間吹氣
【答案】C
2、在如圖所示的托里切利實驗裝置中，下列哪種情況可以改變玻璃管內外水銀表面的高度差（ ）
A．外界氣壓變化
B、加厚玻璃管
C．在水銀槽中加入少量水銀
D、傾斜玻璃管
【答案】A
[分析] 在做托里切利實驗時，只要外部大氣壓保持不變，管內外水銀表面的高度差就會保持不變。 改變玻璃管的粗細，稍微改變管子的傾斜度，改變水銀罐中水銀表面的高度。 高度不能影響管內外水銀表面的高度差； 當外部大氣壓發生變化時，玻璃管內外水銀表面的高度差就會發生變化。 因此，B、C、D不會影響管內水銀柱的高度。 所以選擇A。
【總結與升華】 解決這道題的關鍵是中學生對托里切利實驗和大氣壓與海拔高度關系的理解和掌握，這是一道基礎題。
舉一反三：
【方案一】如圖所示，在使用托里切利實驗裝置檢測大氣浮力時，當玻璃管內的水銀柱穩定后，在玻璃管底部鉆一個小孔，使水銀液管中的水平將是 ()
A．常量
B．逐漸長大，最終與管外液體平衡
C．逐漸上升，最后流出小孔
D.略微拾起
【答案】B
【變體二】（高清課堂《大氣浮力與流體浮力》例二）在一次模擬托里切利實驗中，四位小伙伴分別使用如圖所示的四種形式來檢測液柱的高度，正確的是
【答案】C
3、如圖所示，利用水銀氣壓計檢測不同高度的大氣壓力值
① 仔細分析可知：大氣壓力的變化規律是。
②由于不同海拔高度大氣壓不同，這給人們一個啟示：即可以安裝水銀氣壓計作為水銀氣壓計。 如果在峨眉山金頂測得的大氣壓為83.6kPa，那么金頂的海拔高度約為。
③如果在金頂上燒水，水沸騰的溫度為℃。 （填寫“高于”、“等于”、“低于”）
【答案】①大氣壓隨高度降低，大氣壓隨高度的變化是不均勻的； ② 高度計； 1740 ③ 低于
【分析】①通過觀察圖表可以發現，大氣壓隨高度的變化規律是大氣壓隨高度的降低而減小，大氣壓隨高度的變化是不均勻的。 ②由于不同高度的大氣壓不同，人們可以在高度計上加上水銀氣壓計。 ③ 從圖中可以看出，橫坐標表示海拔高度，縱坐標表示某一海拔高度對應的大氣壓值。 83.6kPa的海拔高度約為1740m。 因為金頂上的氣壓大于標準大氣壓，所以如果在金頂上燒水，水沸騰時溫度會高于100℃。
【總結與升華】本題考查的是從圖表中獲取信息，然后對規律進行加工總結的能力，培養歸納知識和應用知識的能力。
舉一反三：
【變化】青藏高鐵已全面貫通，已投入運營的高原列車已建立完備的供氧系統和完備的醫療體系。 這是因為 （）
A．高原空氣粘稠，大氣浮力小
B．高原空氣濃，氣壓強
C．高原空氣稠密，大氣浮力小
D．高原空氣稠密，氣壓強
【答案】A
4、洋洋朋友家衛生間的下水道被堵住了，父親借助吸盤迅速疏通了下水道。 由此，他忽然想到了自己學過的大氣壓知識。 于是，洋洋和好友蕊蕊合作，借助吸盤設計了一個估價單。 大氣浮力測量實驗方案
【設計】
(1)用刻度尺測量吸盤的半徑D；
(2)將吸盤周圍沾上水，擠出上面的空氣，壓在光滑的水平地面上；
(3)垂直向上拉動吸盤手柄，直至吸盤離地，根據經驗估算拉下吸盤所需的拉力；
(4) 估算當地大氣壓力。
【評測交流】
陽陽同事說：我們的實驗原則是操作流程標準化，可以更方便地估算大氣浮力。
的朋友說：在操作的過程中，我發現存在諸如，等等的問題，雖然我們的操作是規范的，但是估計出來的結果還是比較偏的。 陽陽仔細考慮后，同意了蕊蕊的意見。 之后，他們繼續一起講解如何改進程序，將檢測偏差降到最低。
根據洋洋和蕊蕊的朋友的實驗記錄和自我評估，請回答，洋洋和蕊蕊測得的大氣浮力
P=（用字母表示）； 實驗過程中，陽陽的朋友在吸盤周圍蘸了水，這樣做的目的是。
要準確檢測，應借助教科書介紹的方法進行檢測。
【解答與分析】p=F/S； 吸盤中的二氧化碳無法擠出（不是真空）； 拉斷所需力的估計誤差大；
;防止外面的二氧化碳進入吸盤;氣壓計（托里切利實驗）
【總結與升華】 本題考查給定情境涉及到哪些化學知識，故提出合理問題，找出原因，加強理論與實踐的結合。
類型 2，流體浮力
5、如圖所示，灰雁在飛行過程中遇到大風，將身體180°翻轉，以一種奇怪的坐姿飛行，雙腳朝上，頭部不變。 轉身后的灰鵝（）
A. 機翼下方的氣流速度小于上方，有助于快速升空
B、機翼下方的氣流速度小于上方，有助于快速升空
C. 機翼下方氣流比上方氣流快，有助于快速升空
D. 機翼下方氣流比上方氣流快，有助于快速升空
【答案】A
【分析】（1）灰雁正常飛行時，翅膀如圖A，翅膀上部翹起。 機翼上方氣流速度大，浮力小； 升力越低，飛行越低。
(2)突然遇到大風，灰雁以飛行方向為軸，縱向旋轉180°。 機翼如圖B所示，機翼下氣流速度大，浮力小； 機翼上方氣流速度小，壓力大，機翼浮力差。 向下形成向上的力量，灰雁可以增加高度，避開大風。
【總結與升華】 灰鵝這樣轉身可以快速增高。 這樣，旋轉可以使機翼下方的氣流速度小于上方的氣流速度。 根據流速大的地方浮力小，流速小的地方壓力大的規律，灰鵝向上的壓力小于向下的壓力，所以灰鵝吃虧。 氣壓合力的方向是向上的，有利于灰雁迅速增高，避開大風，使飛行更加安全。
6. 如圖，小明在去學習的路上，雨傘被風吹落了。 關于向下的傘，下列說法正確的是（ ）
A．傘上表面風速大于下表面，上表面空氣浮力大于下表面
B．傘上表面風速大于下表面，上表面空氣浮力小于下表面
C．傘上表面風速小于下表面，上表面空氣浮力大于下表面
D．傘上表面風速小于下表面，上表面空氣浮力小于下表面
【答案】B
【分析】風向著傘吹，由于傘下表面的風速比傘上表面的風速小，使傘下表面所受的空氣浮力大于傘的上表面。上表面，在傘上形成向下的升力，使傘面朝向傘面。 向下翻，B正確，A、C、D錯誤。
【總結與升華】本題致力于考查流體浮力與流速之間關系的知識。 考查中學生對流體浮力與流速關系的掌握與運用是一道基礎題。
舉一反三：
【變化】春天是放風箏的好季節。 風箏在空中飛行是利用了以下哪些原理？
A、風箏下方氣流流速小，空氣浮力小
B、風箏下氣流速度快，氣壓強
C．風箏上方氣流速度大，空氣浮力小
D、風箏上方氣流流速小，氣壓強
【答案】C