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外观

大气压强

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吸管中的饮料向上，往往不是被“吸力”拉起来，而是管内压强减小后，另一侧较大的气压把液体压上来。解释时要把内外两侧都说清。

一、知识点 理解概念

1. 大气有压强，作用来自压差

大气受重力作用且具有流动性，对浸在其中的物体产生压强，简称大气压。它可以从各方向作用；物体是否被压瘪，要比较内外压强，而不能只说外面有大气。

标准大气压约为 1.013×105 Pa1.013\times10^5\,\mathrm{Pa}，粗略计算可按题取 1.0×105 Pa1.0\times10^5\,\mathrm{Pa}。海拔升高时气压通常降低；天气也会影响气压，但不能把晴阴、冬夏的大小排序当作每处每刻都成立的定律。

马德堡半球、覆杯等实验说明大气压的存在。内压减小并不产生一种额外的“真空吸力”，是原有两侧压力不再平衡。

2. 托里拆利实验测气压

装满、倒置与两液面竖直高度差
装满、倒置与两液面竖直高度差

这是历史实验原理示意。水银有毒，玻璃易破损，不作为自行操作的实验指导。

管口浸在水银槽内，管顶近似真空，水银静止时，选择槽内自由液面所在的水平面：该处外侧受大气压，管内同高度压强由上方水银柱产生，因此

p0=ρ水银gh.p_0=\rho_{\text{水银}}gh.

标准气压下h约760 mm＝0.760 m。代入水银密度 13.6×103 kg/m313.6\times10^3\,\mathrm{kg/m^3} 与g约9.8 N/kg，得 p0≈1.013×105 Pap_0\approx1.013\times10^5\,\mathrm{Pa}。同压下若换成水，所需水柱约10.3 m。

改变条件液面竖直高度差如何看
管稍倾斜读竖直差，不能读沿管液柱长度
管稍上移或下移管口仍浸没、管顶仍有足够真空空间时，h由外气压决定
管径改变水银柱重力和对应压力面积都变，不能只凭粗细判断h
混入明显气体p0=p顶+ρghp_0=p_{\text{顶}}+\rho gh，只用ρgh估计会偏小
外界气压变化h随之变化，不是每次都760 mm

若水银顶住封闭端、管口离开液体，或顶部气压不能忽略，不能再机械使用理想测量关系。管顶开孔后两液面同受大气，液面最终相平。

3. 气压怎样影响沸点

同种液体的沸点随液面上气压降低而降低，随气压增大而升高。纯水在标准大气压下沸点约100 ℃；高压锅利用较高气压使水能达到较高沸点，不是吸管式压差上水的原理。

由沸点反推气压，需要液体种类、纯度、测温准确性等条件可靠，不能只凭一次偏低读数就排除其他原因。

4. 抽水与压水不是同一过程

活塞提起和压下时两阀门交替开闭
活塞提起和压下时两阀门交替开闭
活塞动作阀门情况水怎样移动
提起，图甲活塞阀A关闭，底阀B打开圆筒内气压减小，外大气把水压进圆筒
压下，图乙B关闭，A打开圆筒内水经过A进入活塞上方
再提起A关闭，B打开上方水被带向出口，下方继续进水

吸管饮水、胶头滴管吸液等也要先降低内部压强；注射器向外推液则主要由手推活塞增加液体压强，不能把“吸入”和“推出”都称为大气压作用。

二、考点 方法与例题

1. 内外压差的解释顺序

先说内部怎样改变，再说与外界比较，最后说明较大压力把物体或液体推向哪侧。若讨论气压随高度变化，要排除明显温度变化对装置的影响。

例题 01 把简易气压计拿到十楼 依据知识清单例题改编·补充温度条件

题目

小明将圆形厚壁玻璃瓶装满带颜色的水,用插有细玻璃管的橡皮塞塞紧瓶口,然后向细管内吹入少量气体,细管内水柱如图所示。将该装置从一楼拿到十楼,会发现 h ____ (选填“增大”“减小”或“不变”)。

简易气压计搬到高楼题图
简易气压计搬到高楼题图

比较过程中温度等其他条件近似不变。

答案与解析

解析

在温度等条件近似不变时，高处外界气压较低，瓶内外压差的变化使细管水柱上升，h增大。封闭气体体积可能随水移动而变化，不能把瓶内气压说成绝对恒定。

本题结论

增大。

例题 02 冷却后的铁桶为什么变扁 2024 河北中考

题目

如图所示,在铁桶内放少量的水,用火加热,沸腾之后把桶口堵住,然后浇上冷水。在____作用下,铁桶被压扁了。这种作用在生活中有很多应用,请举出一个实例:____。

铁桶浇冷水被压扁题图
铁桶浇冷水被压扁题图
答案与解析

解析

水蒸气冷却后部分液化，即从气态变成液态，桶内气体压强降低。外界大气压较大，把桶向内压瘪。应用可举吸盘或胶头滴管吸液。此题用于解释已有实验现象，不应自行复现加热封闭容器。

本题结论

大气压；吸盘。

2. 注射器估测：先求有效面积，再列平衡

  1. 找标注容积V对应的刻度段长l，用S=V/l，不能量整支长度。
  2. 排气密封、缓慢水平拉动，理想情况下外气压作用力与拉力对应，再用p=F/S。
  3. 考虑摩擦时，往返的摩擦方向相反；在两次摩擦大小近似相同的模型下，相加两次力关系可消去摩擦。

例题 03 用往返读数消去摩擦影响 依据知识清单实验题改编·明确估测条件

题目

如图是小明利用 V=2mLV = 2\mathrm{mL} 的注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材估测大气压值的情况。

注射器粗测气压与摩擦修正题图
注射器粗测气压与摩擦修正题图

(1) 利用刻度尺测量出 ____ 的长度 l 为 10 cm, 即可算出活塞横截面积为 ____ cm²;
(2) 把活塞推至注射器筒的底端, 用橡皮帽封住注射器小孔, 再水平向右缓慢拉动注射器筒, 当注射器的活塞开始滑动时, 记下弹簧测力计的示数 F=2.1 NF = 2.1 \mathrm{~N} , 据此可测得大气压值 p=p = ____ Pa;
(3)考虑到活塞与筒壁之间有摩擦,小明继续拉动一小段距离后,缓慢退回注射器筒,在活塞刚要到筒内底部时弹簧测力计示数为 F′F' ,则大气压值 p′=p' = ____ (用题中出现的物理量符号表示);
(4)实验时若筒内空气没有排尽,将导致测得的大气压值____（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。

第（2）问先忽略摩擦与残留气体；第（3）问按往返摩擦力大小近似相同的模型处理；第（4）问只讨论残留空气这一因素。

答案与解析

解析

（1）测对应2 mL的刻度部分，S=V/l=2 cm3/10 cm=0.2 cm2=2×10−5 m2S=V/l=2\,\mathrm{cm^3}/10\,\mathrm{cm}=0.2\,\mathrm{cm^2}=2\times10^{-5}\,\mathrm{m^2}。

（2）理想估测 p=F/S=2.1/(2×10−5)=1.05×105 Pap=F/S=2.1/(2\times10^{-5})=1.05\times10^5\,\mathrm{Pa}。

（3）拉出时 F=F大气+fF=F_{\text{大气}}+f，退回时 F′=F大气−fF^{\prime}=F_{\text{大气}}-f。相加得 F+F′=2F大气F+F^{\prime}=2F_{\text{大气}}，故 p′=(F+F′)/2V/l=(F+F′)l2Vp^{\prime}=\frac{(F+F^{\prime})/2}{V/l}=\frac{(F+F^{\prime})l}{2V}。代数计算Pa时各量须换成一致国际单位。

（4）残留气体的内压抵消部分外气压作用，使直接估测值偏小。真实起动摩擦、往返摩擦差异与漏气仍可能造成误差，往返修正不等于无误差。

本题结论

（1）对应V的刻度部分；0.2。（2）1.05×1051.05\times10^5。（3）(F+F′)l2V\frac{(F+F^{\prime})l}{2V}。（4）偏小。

三、坑点 辨析与纠错

1. 吸盘被压紧，便说大气压力向上托住它

竖直墙面上的吸盘，压差主要使吸盘沿墙面法线方向压紧墙壁；阻止它下滑的是墙对它向上的静摩擦力。横向压紧与竖向承重必须分开分析。

辨析 01 吸盘的压紧与承重 2024 江苏无锡中考

题目

生活中常用如图所示的吸盘挂钩来挂毛巾,使用时排尽吸盘内的空气,吸附在____(选填“平整”或“不平整”)的墙面上,以防止漏气。若吸盘的横截面积为 2×10−3 m22 \times 10^{-3} \mathrm{~m}^{2} ,外界大气压为 1×105 Pa1 \times 10^{5} \mathrm{~Pa} ,则排尽空气后的吸盘受到的大气压力为____N,吸盘挂钩不会掉落是因为受到墙壁对它竖直向上的____力。

吸盘挂钩示意图题图
吸盘挂钩示意图题图
答案与解析

解析

贴平整墙面便于密封。题设排尽空气，按有效横截面积计算 F=pS=105×2×10−3=200 NF=pS=10^5\times2\times10^{-3}=200\,\mathrm N。这一压紧作用主要垂直墙面；挂钩有向下滑动趋势，墙给它向上的静摩擦，才使其不掉落。

本题结论

平整；200；静摩擦。

2. 外气压乘面积，永远就是净作用力

只有内侧压强可以忽略时，才可用外气压p乘有效面积估计压差作用。内压不可忽略时，要比较两侧，净作用大小按相应压差计算，而不是只算外侧后就忽略内侧。

3. 760mm是沿玻璃管量出的长度

托里拆利实验读的是管内外两液面的竖直高度差。倾斜后沿管长度变大，不表示大气压增大；测量模型的顶部近似真空、管口浸没等条件也要一并检查。