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第9章浮力
第三節(jié)大氣浮力
一、大氣壓的概念
【解題依據(jù)】大氣對(duì)浸入其中的物體所產(chǎn)生的浮力稱為大氣浮力，簡(jiǎn)稱大氣壓或氣壓。
①實(shí)驗(yàn)證明，大氣中存在浮力。 大氣浮力稱為大氣壓力。
②在德堡半球的實(shí)驗(yàn)證明了大氣浮力的存在。
題目如圖A所示，將少量水倒入鐵桶中1個(gè)大氣壓強(qiáng)是多少mpa，用火加熱，煮沸后塞住桶口，再澆上熱水。 力是可以改變的。
【解題思路】 ①大氣浮力是由于空氣的重力和流動(dòng)性而形成的。 吸盤、吸管吸啤酒、蓋杯實(shí)驗(yàn)都證明了大氣浮力的存在； ②力的作用有兩個(gè)作用：一是改變物體的形狀，二是改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
分析：①在一個(gè)薄皮鐵桶里放一些水，燒開(kāi)后封口，然后倒入熱水，鐵桶內(nèi)氣壓下降，桶內(nèi)浮力大于外界大氣壓。 在大氣壓的作用下，鐵桶會(huì)被壓扁；
②薄皮鐵桶被壓扁，大氣壓力改變了鐵桶的形狀，說(shuō)明力可以改變物體的形狀。
答：大氣浮力； 改變物體的形狀，水的沸點(diǎn)隨著氣壓的降低而降低。
評(píng)論：這個(gè)問(wèn)題根據(jù)現(xiàn)實(shí)生活中的例子檢查大氣浮力和力的影響。 數(shù)學(xué)始于生活，學(xué)以致用。
練習(xí)1 如圖A所示，將塑料杯裝滿水，用一張紙蓋住杯口壓緊，然后倒掛杯子，杯子里的水和紙都會(huì)掉落（選擇“是”或“否”）會(huì)議）。如果用紙蓋住的杯口從圖A翻到圖B，就是探索氣氛。
練習(xí)2 如圖所示的吸盤掛鉤可以緊緊的吸在墻上，不會(huì)掉出來(lái)的直接原因是（ ）
A、因?yàn)槲P受大氣壓影響
B．因?yàn)閴Ρ趯?duì)吸盤有彈性作用
C．因?yàn)槲P受重力影響
D．由于吸盤受摩擦
3 在圖例中，與大氣壓無(wú)關(guān)的是（）
A、水槽下回水管
B．用注射器吸藥
C、煙熏啤酒
D．馬格德堡半球?qū)嶒?yàn)
2.大氣壓力的檢測(cè)
【解題依據(jù)】大氣浮力相當(dāng)于760毫米的水銀柱形成的浮力。
①托里切利實(shí)驗(yàn)；
②p0=ρgh=
13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m
=1.013×105Pa；
③簡(jiǎn)單估算，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓可取1×105Pa；
④轉(zhuǎn)換法。
第二題中的圖片是托里拆利實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)操作流程。 關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)正確的說(shuō)法是（）
A、玻璃管直徑越大，管內(nèi)外水銀表面高度差越小
B．向水銀罐中倒入更多的水銀，管內(nèi)外水銀表面的高度差會(huì)減小
C．玻璃管傾斜，管內(nèi)外水銀面高度差減小
D．隨著海拔高度的下降，管內(nèi)外的水銀高度差減小
【解題思路】 玻璃管的粗細(xì)，是否彎曲，水銀罐內(nèi)的水銀量不會(huì)影響大氣壓的檢測(cè)值； 在托里切利實(shí)驗(yàn)中，水銀柱的高度是由外界大氣壓力的大小決定的。 在管頂抽真空的情況下，管內(nèi)外水銀柱的高度差一般不會(huì)改變； 大氣壓力隨著高度的增加而降低。
分析：玻璃管的直徑不會(huì)影響水銀柱的高度，所以A錯(cuò)； 將更多的水銀倒入水銀罐中，管內(nèi)的水銀柱就會(huì)下降，但水銀柱的高度是由外界大氣壓力的大小決定的。 管外水銀表面高差不變，故B錯(cuò)； 水銀柱的高度是指垂直高度，傾斜會(huì)減少厚度，但高度不變，所以C是錯(cuò)誤的； 當(dāng)大氣壓隨海拔高度的降低而降低時(shí)，所以海拔高度下降時(shí)，管內(nèi)外的水銀高度差增大，所以D是正確的。
答案：D
【點(diǎn)評(píng)】在研究托里切利實(shí)驗(yàn)時(shí)，一定要清楚各種變化是否會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 這也是我們把握這個(gè)實(shí)驗(yàn)的基本要求。
4. 如圖所示，是一個(gè)探測(cè)大氣浮力的裝置。 玻璃管長(zhǎng)約1米，內(nèi)膽裝有水銀。 以下哪項(xiàng)陳述是正確的？
A．第一個(gè)用這個(gè)裝置測(cè)量大氣浮力的科學(xué)家是托里拆利
B、本裝置為連接器
C．當(dāng)玻璃管垂直放置時(shí)，測(cè)得的大氣浮力必須為76 cm Hg
D．當(dāng)裝置從山腳移至山頂時(shí)，管內(nèi)外水銀液面高差減小
習(xí)題5 用水銀測(cè)量大氣浮力時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（ ）
A、換粗玻璃管，水銀柱高度不等于760mm
B、如果玻璃管內(nèi)混入少量空氣，檢測(cè)值會(huì)大于實(shí)際值
C．無(wú)論玻璃管怎么傾斜，水銀都不能浸透整個(gè)玻璃管
D．向上提起玻璃管，管上端不離開(kāi)水銀面，水銀柱高度增加
練習(xí) 6 如上圖所示。 老師在做托里切利實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，當(dāng)時(shí)的大氣壓就是標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，相當(dāng)于mmHg形成的浮力； 值（選擇填寫(xiě)“大于”、“小于”或“等于”）； 如果玻璃管稍微傾斜，管內(nèi)水銀柱的高度會(huì)增加（選擇填寫(xiě)“增加”、“減少”或“不變”）。
問(wèn)題3 用圖中所示的裝置簡(jiǎn)單檢測(cè)大氣壓值。 將吸盤用力壓在玻璃上，排出吸盤中的空氣。 吸盤壓在玻璃上的面積為6×10-4m2。 輕輕地將石頭添加到掛在吸盤下方的大桶中。 吸盤剛裂開(kāi)時(shí)，測(cè)得吸盤、小桶和石頭的總質(zhì)量為5.4kg。
(1)吸盤上的大氣壓力為N。
(2) 根據(jù)已知數(shù)據(jù)估算大氣壓力值（寫(xiě)出估算過(guò)程）
(3)吸盤內(nèi)的空氣不能完全排盡，大氣壓檢測(cè)值與實(shí)際值有偏差(填“大”或“小”)。
【解題思路】 導(dǎo)致吸盤破裂的總重力正好等于大氣對(duì)吸盤的壓力，比較容易理解。 將此壓力乘以吸盤與玻璃的接觸面積，即可得到此時(shí)的大氣浮力值。 然而，吸盤中的空氣很難完全排出。 驅(qū)動(dòng)過(guò)程中的變形和接觸面可能有雜質(zhì)1個(gè)大氣壓強(qiáng)是多少mpa，都會(huì)使拉力變小，因此大氣壓的檢測(cè)值也會(huì)相應(yīng)變小。
解決方法：大氣對(duì)吸盤的壓力：
F=G=毫克
=5.4kg×10N/kg
=54N;
大氣壓力檢測(cè)值：
p=F/S
=54N/6×10?4m2
=9×104Pa；
如果空氣不能完全排出，用小的拉力往下拉，拉力小測(cè)得的浮力也小。
答案：（1）54； (2) 9×104Pa； (3) 小
點(diǎn)評(píng)：這是一種比較簡(jiǎn)單實(shí)用的大氣壓測(cè)量方法。 掌握實(shí)驗(yàn)原理后，利用我們學(xué)過(guò)的浮力公式，就很容易得出結(jié)果了。 但是，需要注意的是，這個(gè)結(jié)果不是很準(zhǔn)確，而且通常偏小。
練習(xí)題7 小虎友借助注射器（體積V）、彈簧測(cè)力計(jì)和秤來(lái)估算大氣壓值。
(1) 實(shí)驗(yàn)時(shí)，先將注射器的柱塞推至注射器筒底部，用橡皮帽堵住注射器的小孔。
(2) 如圖所示，逐漸向右水平驅(qū)動(dòng)針筒。 當(dāng)注射器的活塞開(kāi)始滑動(dòng)時(shí)，記錄彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F，用刻度尺測(cè)量注射器整個(gè)刻度的長(zhǎng)度L，則大氣壓的值可表示為p=。
(3) 實(shí)驗(yàn)室有A、B、C 三個(gè)注射器。 活塞的橫截面積分別為0.8cm2、1.2cm2和2cm2。 “C”）注射器適合，原因。
3.大氣壓的應(yīng)用
【解題依據(jù)】大氣壓力的應(yīng)用
①大氣壓力檢測(cè)儀器──水銀氣壓計(jì)和金屬盒氣壓計(jì)。
② 大氣壓力隨高度增加而降低。
③柱塞泵和離心泵的泵送示意圖和工作原理。
問(wèn)題4 用圖中所示的裝置抽水。 當(dāng)活塞上升到S噴嘴處并繼續(xù)上升時(shí)，發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象是（）
A、水從S噴嘴流出
B、管道中的水隨著活塞不斷上升
C．管內(nèi)海平面開(kāi)始下降
D．水不能從S噴嘴流出，水在噴嘴附近保持靜止，既不上升也不上升
【解題思路】當(dāng)活塞上升到噴嘴處并繼續(xù)上升時(shí)，液體會(huì)受到S口大氣壓的影響，上下大氣壓相等，靠自身重力倒流.
分析：當(dāng)活塞上升到噴嘴處再繼續(xù)上升時(shí)，活塞將離開(kāi)噴嘴，活塞下方的水面直接與大氣接觸，水面在大氣壓的作用下上升。
答案：C
【點(diǎn)評(píng)】本題考查大氣壓力的應(yīng)用。 理解活塞上升到噴嘴口后，液體將與上下氣壓相等，是回答這道題的關(guān)鍵。
練習(xí)8 如圖，柱塞泵靠水工作，在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，可抽水至m； 活塞上升時(shí)，球閥（選“A”或“B”，下同）關(guān)閉下降，大氣壓力迫使水推動(dòng)球閥進(jìn)入氣缸：活塞下壓時(shí)，球閥B關(guān)閉，如果水流不下去，推動(dòng)球閥A進(jìn)入活塞，然后提起活塞，活塞內(nèi)的水使球閥A關(guān)閉，水被活塞舉起流出下側(cè)管。 （1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓取1×105Pa，g取10N/kg）
9 數(shù)學(xué)知識(shí)在日常生活中應(yīng)用廣泛。 患者注射時(shí)使用的吊針就是一個(gè)例子。 如圖所示，A管為噴射管，C管為氣管。 注射過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)患者血液沿注射管回流，可調(diào)整吊針位置（選擇“增加”或“減少”），以增加藥液流入患者體內(nèi)的浮力血管，使藥液和血液被壓回血管內(nèi)； C管插入后，瓶?jī)?nèi)液面上方二氧化碳的浮力即為外界大氣壓。
練習(xí)10 如圖所示，汽車銹斑修補(bǔ)器是用水泵抽出吸盤內(nèi)的空氣，使吸盤緊貼車輛銹斑，然后用力拉動(dòng)使坑洼平坦，吸盤功能可以靠近汽車。
練習(xí)題的答案
1.否； 向四面八方飄浮
2.一個(gè)
3.一個(gè)
4.一個(gè)
5.乙
6.760； 比...更棒; 不變
7、（1）排盡筒內(nèi)空氣，密封注射器；
(2) 高度/垂直；
(3) 一個(gè)； 驅(qū)動(dòng)B、C針筒所需的力超過(guò)彈簧測(cè)力計(jì)的阻力
8.大氣壓力； 10; A; 乙
9.增強(qiáng)； 等于
10.大氣壓
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