【学习目标】
1.理解大气压强的存在以及其产生的原因;
2.掌握测量大气压强的方法,并了解大气压强的大小及其单位。
要点一、证明大气压强存在的实验
以下实验有助于我们证明大气压强的存在:
(1)塑料吸盘实验:当塑料吸盘中的部分空气被后,由于内外压强差的存在,塑料吸盘能够吸附在墙壁上。若在塑料吸盘上打一个小孔,空气会通过小孔进入吸盘与墙壁之间,从而使得吸盘无法墙面。
(2)悬空塑料管的水实验:当塑料管内装满水并用硬纸片封住管口后倒置,由于大气压的作用,水不会从管中流出。
(3)用吸管吸饮料的原理:当杯口被密封,空气无法进入杯内时,我们无法持续地吸出饮料。而正是由于大气压的作用,饮料得以被我们吸入。这些实验都证明了大气压强的存在。
值得一提的是,历史上著名的马德堡半球实验也证明了大气压强的存在。
要点诠释:
如同液体一样,空气同样具有流动性。在大气的各个位置都存在着压强,这便是我们所说的大气压强。大气压强是由于大气的重力而产生的。
要点二、大气压的测量
托里拆利实验是测量大气压的重要方法。
(1)实验过程:将长约1m、一端封闭的玻璃管灌满水银后,用手指堵住管口并倒插在水银槽中。放开手指后,管内水银面会下降到一定高度并保持稳定。这时管内外的水银面高度差约为760mm。
(2)该实验通过将大气压强转化为液体压强来进行测量。在水银柱的交界处设想有一假想的液片,由于水银柱的静止状态,液体受到的管内水银柱产生的向下压强与外界的大气压相等。这表明大气压强支持了管内大约760mm高的水银柱。
通常我们将这样大小的压强称为标准大气压,并用P0表示。根据液体压强公式P=ρgh(其中ρ为水银的密度),我们可以计算出大气压约为10^5Pa。
(3)在托里拆利实验中,管内上方为真空状态。管内水银柱的高度仅随外界大气压的变化而变化,与管的粗细、倾斜角度、管的长度以及玻璃管的提起或下压等因素无关。其高度仅与水银柱的竖直高度有关。