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[!--downpath--]大氣浮力和流體浮力
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1、了解大氣壓及其形成原因，記住一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的數(shù)值；
2、了解大氣壓力的變化及其應(yīng)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(guān)系，了解客機(jī)升力形成的原因。
【關(guān)鍵點(diǎn)】
要點(diǎn) 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(shí)驗(yàn)是馬格德堡半球?qū)嶒?yàn)。
強(qiáng)調(diào)：
1、原因：空氣受重力影響。
2. 特點(diǎn)：空氣和液體一樣，具有流動(dòng)性，所以在大氣壓內(nèi)各個(gè)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(biāo)準(zhǔn)大氣壓（atm）
1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)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》）
大氣浮力的值不是固定的，會(huì)隨著各種誘因的變化而變化。 歷史上第一次，托里切利實(shí)驗(yàn)測量了大氣壓力值。
實(shí)驗(yàn)過程：如圖所示，取一根長約1m、末端封閉的玻璃管，先在管內(nèi)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(huì)生長，當(dāng)它生長到一定高度時(shí)，就會(huì)停止生長。
托里切利實(shí)驗(yàn)是將大氣的浮力轉(zhuǎn)化為液體的浮力進(jìn)行檢測。 如圖所示，在管內(nèi)外水銀表面的交界處設(shè)想了一個(gè)假想的液層。 由于水銀柱靜止，液體在管內(nèi)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(nèi)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(biāo)準(zhǔn)大氣壓。
根據(jù)液體浮力公式。
在托里切利實(shí)驗(yàn)中，管子上部是真空，管內(nèi)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(guān)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(guān)。
2、氣壓計(jì)檢測方法
①氣壓計(jì)：檢測大氣壓力的儀器稱為氣壓計(jì)。
② 常用氣壓計(jì)：水銀氣壓計(jì)、金屬盒氣壓計(jì)
水銀氣壓計(jì)是在托里拆利管的門口設(shè)置一個(gè)與玻璃管平行的刻度。 當(dāng)外部大氣壓發(fā)生變化時(shí)，直接從刻度上讀出管內(nèi)水銀柱的高度。
水銀氣壓計(jì)的檢測結(jié)果比較準(zhǔn)確，但不方便攜帶。
實(shí)際應(yīng)用中常使用金屬盒氣壓計(jì)，又稱無液氣壓計(jì)。 它的主要部分是一個(gè)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(dòng)，彈力鋼片與表針相連。 當(dāng)外界大氣壓發(fā)生變化時(shí)，金屬盒的凹凸度發(fā)生變化，通過彈性鋼片帶動(dòng)指針旋轉(zhuǎn)，指示大氣壓值。
金屬盒氣壓計(jì)攜帶方便，但測試結(jié)果不夠準(zhǔn)確。
3.大氣壓力的變化
(1) 大氣壓力隨高度增加而降低。 因?yàn)楹０卧礁撸諝庠秸吵恚諝獾拿芏仍降停源髿鈮弘S高度而降低，因?yàn)榇髿饷芏鹊淖兓遣痪鶆虻模愿×﹄S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(huì)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(huì)下降實(shí)驗(yàn)大氣壓強(qiáng)的原理，大氣越熱，氣壓越低。
第三點(diǎn)，大氣浮力的應(yīng)用
水泵：水泵也叫電機(jī)，是一種利用大氣壓力將水從低處抽到高處的裝置。
強(qiáng)調(diào)：
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(guān)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(guān)閉實(shí)驗(yàn)大氣壓強(qiáng)的原理，活塞上方的水上升，從出水管C流出，同時(shí)大氣壓力迫使水推開球閥B，踏入泵殼，然后周而復(fù)始，反復(fù)搖動(dòng)搖桿D，連續(xù)抽水。
2、對于離心式水泵，啟動(dòng)前先將泵殼注滿水，排出泵殼內(nèi)的空氣，使泵中心部分的浮力大于外界大氣的浮力。 啟動(dòng)時(shí)，軸套在動(dòng)力機(jī)的帶動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)，泵殼內(nèi)的水隨軸套高速旋轉(zhuǎn)，被拋入出水口。
第 4 點(diǎn)流體浮力
流體液體和二氧化碳在化學(xué)上也被稱為流體，如空氣和水。 流體流動(dòng)時(shí)也有浮力，此時(shí)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(guān)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(shí)兩張紙兩側(cè)的氣流速度比較小，兩張紙會(huì)向中間移動(dòng)。 這表明紙張一側(cè)的空氣對紙張施加的壓力小于紙張中間的空氣。 可見，風(fēng)速大的地方浮力小，風(fēng)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(huì)向中間靠攏，這意味著一側(cè)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(yīng)用——飛機(jī)的升力
1、飛行器的進(jìn)氣量和空氣流量
客機(jī)的進(jìn)氣口通常做成上凸下平的形狀。 機(jī)翼的形狀決定了機(jī)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(jī)在飛行時(shí)，空氣相對于襟翼運(yùn)動(dòng)，由于襟翼上方的空氣比下方的空氣移動(dòng)的距離長，噴嘴上方的空氣移動(dòng)速度比下方快。
2.升力的形成
從風(fēng)門上方通過的空氣路徑長、速度快，而從進(jìn)風(fēng)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(jī)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(jī)的“升力”。 螺旋槳需要高速旋轉(zhuǎn)一段時(shí)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(jī)進(jìn)風(fēng)口設(shè)計(jì)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(yùn)動(dòng)時(shí)遇到的阻力最小，所以汽車、火車、飛機(jī)機(jī)身的外觀、潛艇等往往是流線型的； (3) 液體的沸點(diǎn)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(shí)，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(jìn)嘴里。 所以A符合題意； B、飛機(jī)外形設(shè)計(jì)模仿動(dòng)物的身體，通常設(shè)計(jì)成流線型，屬于仿生技術(shù)。 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(jù)液體的沸點(diǎn)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(jié)與升華】 大氣壓力是存在的，并廣泛應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)生活中。 生活中注意觀察。 這個(gè)問題屬于生活常識(shí)。
舉一反三：
【變異】以下是《科學(xué)》課本上的實(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn) D. 球間吹氣
【答案】C
2、在如圖所示的托里切利實(shí)驗(yàn)裝置中，下列哪種情況可以改變玻璃管內(nèi)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(shí)驗(yàn)時(shí)，只要外部大氣壓保持不變，管內(nèi)外水銀表面的高度差就會(huì)保持不變。 改變玻璃管的粗細(xì)，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(nèi)外水銀表面的高度差； 當(dāng)外部大氣壓發(fā)生變化時(shí)，玻璃管內(nèi)外水銀表面的高度差就會(huì)發(fā)生變化。 因此，B、C、D不會(huì)影響管內(nèi)水銀柱的高度。 所以選擇A。
【總結(jié)與升華】 解決這道題的關(guān)鍵是中學(xué)生對托里切利實(shí)驗(yàn)和大氣壓與海拔高度關(guān)系的理解和掌握，這是一道基礎(chǔ)題。
舉一反三：
【方案一】如圖所示，在使用托里切利實(shí)驗(yàn)裝置檢測大氣浮力時(shí)，當(dāng)玻璃管內(nèi)的水銀柱穩(wěn)定后，在玻璃管底部鉆一個(gè)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(shí)驗(yàn)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(jì)檢測不同高度的大氣壓力值
① 仔細(xì)分析可知：大氣壓力的變化規(guī)律是。
②由于不同海拔高度大氣壓不同，這給人們一個(gè)啟示：即可以安裝水銀氣壓計(jì)作為水銀氣壓計(jì)。 如果在峨眉山金頂測得的大氣壓為83.6kPa，那么金頂?shù)暮０胃叨燃s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(jì)； 1740 ③ 低于
【分析】①通過觀察圖表可以發(fā)現(xiàn)，大氣壓隨高度的變化規(guī)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(jì)上加上水銀氣壓計(jì)。 ③ 從圖中可以看出，橫坐標(biāo)表示海拔高度，縱坐標(biāo)表示某一海拔高度對應(yīng)的大氣壓值。 83.6kPa的海拔高度約為1740m。 因?yàn)榻痦斏系臍鈮捍笥跇?biāo)準(zhǔn)大氣壓，所以如果在金頂上燒水，水沸騰時(shí)溫度會(huì)高于100℃。
【總結(jié)與升華】本題考查的是從圖表中獲取信息，然后對規(guī)律進(jìn)行加工總結(jié)的能力，培養(yǎng)歸納知識(shí)和應(yīng)用知識(shí)的能力。
舉一反三：
【變化】青藏高鐵已全面貫通，已投入運(yùn)營的高原列車已建立完備的供氧系統(tǒng)和完備的醫(yī)療體系。 這是因?yàn)?（）
A．高原空氣粘稠，大氣浮力小
B．高原空氣濃，氣壓強(qiáng)
C．高原空氣稠密，大氣浮力小
D．高原空氣稠密，氣壓強(qiáng)
【答案】A
4、洋洋朋友家衛(wèi)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(xué)過的大氣壓知識(shí)。 于是，洋洋和好友蕊蕊合作，借助吸盤設(shè)計(jì)了一個(gè)估價(jià)單。 大氣浮力測量實(shí)驗(yàn)方案
【設(shè)計(jì)】
(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(dòng)吸盤手柄，直至吸盤離地，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估算拉下吸盤所需的拉力；
(4) 估算當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Α?span style="display:none">Cnc物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
【評測交流】
陽陽同事說：我們的實(shí)驗(yàn)原則是操作流程標(biāo)準(zhǔn)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(fā)現(xiàn)存在諸如，等等的問題，雖然我們的操作是規(guī)范的，但是估計(jì)出來的結(jié)果還是比較偏的。 陽陽仔細(xì)考慮后，同意了蕊蕊的意見。 之后，他們繼續(xù)一起講解如何改進(jìn)程序，將檢測偏差降到最低。
根據(jù)洋洋和蕊蕊的朋友的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(zhǔn)確檢測，應(yīng)借助教科書介紹的方法進(jìn)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(jì)誤差大；
;防止外面的二氧化碳進(jìn)入吸盤;氣壓計(jì)（托里切利實(shí)驗(yàn)）
【總結(jié)與升華】 本題考查給定情境涉及到哪些化學(xué)知識(shí)，故提出合理問題，找出原因，加強(qiáng)理論與實(shí)踐的結(jié)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(fēng)，將身體180°翻轉(zhuǎn)，以一種奇怪的坐姿飛行，雙腳朝上，頭部不變。 轉(zhuǎn)身后的灰鵝（）
A. 機(jī)翼下方的氣流速度小于上方，有助于快速升空
B、機(jī)翼下方的氣流速度小于上方，有助于快速升空
C. 機(jī)翼下方氣流比上方氣流快，有助于快速升空
D. 機(jī)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(shí)，翅膀如圖A，翅膀上部翹起。 機(jī)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(fēng)，灰雁以飛行方向?yàn)檩S，縱向旋轉(zhuǎn)180°。 機(jī)翼如圖B所示，機(jī)翼下氣流速度大，浮力小； 機(jī)翼上方氣流速度小，壓力大，機(jī)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(fēng)。
【總結(jié)與升華】 灰鵝這樣轉(zhuǎn)身可以快速增高。 這樣，旋轉(zhuǎn)可以使機(jī)翼下方的氣流速度小于上方的氣流速度。 根據(jù)流速大的地方浮力小，流速小的地方壓力大的規(guī)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(fēng)，使飛行更加安全。
6. 如圖，小明在去學(xué)習(xí)的路上，雨傘被風(fēng)吹落了。 關(guān)于向下的傘，下列說法正確的是（ ）
A．傘上表面風(fēng)速大于下表面，上表面空氣浮力大于下表面
B．傘上表面風(fēng)速大于下表面，上表面空氣浮力小于下表面
C．傘上表面風(fēng)速小于下表面，上表面空氣浮力大于下表面
D．傘上表面風(fēng)速小于下表面，上表面空氣浮力小于下表面
【答案】B
【分析】風(fēng)向著傘吹，由于傘下表面的風(fēng)速比傘上表面的風(fēng)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(cuò)誤。
【總結(jié)與升華】本題致力于考查流體浮力與流速之間關(guān)系的知識(shí)。 考查中學(xué)生對流體浮力與流速關(guān)系的掌握與運(yùn)用是一道基礎(chǔ)題。
舉一反三：
【變化】春天是放風(fēng)箏的好季節(jié)。 風(fēng)箏在空中飛行是利用了以下哪些原理？
A、風(fēng)箏下方氣流流速小，空氣浮力小
B、風(fēng)箏下氣流速度快，氣壓強(qiáng)
C．風(fēng)箏上方氣流速度大，空氣浮力小
D、風(fēng)箏上方氣流流速小，氣壓強(qiáng)
【答案】C