（八上）2.3 大气的压强（第3课时）（导学案）【教师版】

skybamboo · 发表于昨天 09:39

2.3 大气的压强（第3课时）（导学案）
【学习目标】
1. 了解气压对液体沸点的影响；
2. 了解气体和液体的流速与压强之间的关系；
3. 运用气体和液体的流速与压强之间的关系解释有关现象。
【学习重点】气压对液体沸点的影响；气体液体流速与压强的关系
【学习难点】运用气体和液体的流速与压强之间的关系解释有关现象
【自主学习】（此模块是回顾与预习）
1.气压的大小会对液体的沸点造成影响。当气压增大时，液体的沸点会升高；当气压减小时，液体的沸点会降低。
2.压力锅是利用液体的沸点随气压的增大而升高的原理，可在高原上煮熟食物。
3.气体的压强与流速的大小有关。气体的流速越大，压强越小。跟气体一样，液体的压强也会随流速的增大而减小。液体流动时，流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。
4.飞机获得升力的原理是什么？
机翼上凸下平的形状使得上方的空气流速大，压强小，下方的空气流速小，压强大，上下的压强差使飞机得到一个向上的升力。
【课堂探究】
一、气压对液体沸点的影响
1.活动：探究气压对液体沸点的影响
（1）如图2-27，用酒精灯将烧瓶中的水加热至沸腾，再用大号注射器缓缓地向烧瓶内充气，使瓶内的气压增大。
这时，你可看到：向烧瓶中充气时，沸腾的水不沸腾了。
（2）移开酒精灯，待水温稍降一些，用注射器抽出烧瓶里的空气，使瓶内的气压降低。
这时，你可看到：从烧瓶内抽气时，水又重新沸腾了。

实验表明：气压的大小会对液体的沸点造成影响。
当气压增大时，液体的沸点会升高；
当气压减小时，液体的沸点会降低。
你能解释高山上为什么煮不熟食物吗？
‌水的沸点随大气压强的变化而变化，‌海拔越高的地方，‌空气越稀薄，‌气压也越低，‌这导致这个地方水的沸点降低。‌在标准大气压下，‌水的沸点是100℃，‌但在高山上，‌‌可能在不到100℃的情况下就开始沸腾。‌因此，‌‌水无法达到足够的温度来彻底煮熟食物。
2.应用
那么怎样解决煮不熟食物的问题呢？
增大气压从而增大水的沸点，达到更高的温度从而煮熟食物。
压力锅就是利用液体的沸点随气压的增大而升高的原理制成的。

压力锅具有较好的密闭性，能使锅内达到的压强大于外界的大气压。当外界气压为1×105帕时，一般家用压力锅内的压强接近2×105帕，锅内水的沸点在120℃左右。
因此，用压力锅煮食物既可以保证在低压地区将食物烧熟，还可以提高烧煮食物的速度，节省燃料。

高压锅的结构原理

高压锅内的水汽化为水蒸气，使锅内气压增大，水的沸点升高。
当锅内气体对限压阀的压力等于限压阀的重力加上外界大气压对限压阀的作用力时，高压锅正常工作，煮熟食物；
反之，则会产生危险。
注意：压力锅的使用有比较严格的要求，如果违反操作要求，容易造成危险。
阅读：“联盟11号”飞船的重大事故
航天事业是人类一项伟大的事业，也是一项高风险、需要人们勇于献身的事业。1971年6月6日，苏联发射了载有多勃罗沃尔斯基、帕查耶夫和沃尔科夫三位航天员的“联盟11号”飞船。飞船成功地实现了与“礼炮1号”空间站的对接，航天员顺利进入空间站。然而在轨运行24天后，飞船于6月29日返回途中，返回舱和轨道舱分离后，因返回舱的压力阀门被震开，密封性能被破坏，空气泄露，舱内气压迅速下降，致使航天员因急性缺氧、体液沸腾而死亡。虽然返回程序正常，返回舱也降落在预定着陆区，但当人们打开舱门时，看到的却是未穿航天服的3名航天员的遗体。

二、气体的压强与流速的关系
1.探究气体压强与流速的关系
刮大风的时候，如果家里的窗门没关上，我们常常可以看到这样的现象：虽然风向与墙面平行，但挂在窗内的窗帘却会向外飘出，如图所示。你能够解释这一现象吗？

活动：探究流速和压强的关系
（1）如图所示，双手分别捏着两张纸条的一端，使它们垂挂在胸前，沿两张纸条中间向下吹气。你看到了什么现象？

现象：纸条将向中间靠近，而且气流越快，靠近越明显，纸条间的距离变得越小。
分析：不吹气时，纸条两侧的空气可看作静止，两侧空气对纸条作用的压强相等，不会引起纸条的运动；吹气时，纸条有气流的一侧受到的压强比另一侧受到的压强小，结果纸条在两侧压强差的作用下，向压强小的一侧（有气流的一侧）运动，纸条就相互靠近。
（2）拿一张纸条，将它放在下嘴唇底下，沿着纸条的上表面用力吹气。在上述活动中，你看到了什么现象？这两个现象说明了什么科学道理？

现象：纸条向上飘
分析：吹气时，纸条上方受到的压强比下方受到的压强小，结果纸条在两侧压强差的作用下，向上（有气流的一侧）运动。
结论：气体的压强与流速的大小有关。气体的流速越大，压强越小。
活动：如图所示，把一根玻璃管斜插在烧杯的水中，当用另一根玻璃管对着它的上端吹气时，将会出现什么现象？怎样解释这一现象？

现象：插入水中的玻璃管内水柱上升后喷出管口。
原因：当对着插入水中的玻璃管上端吹气时，插在水中的玻璃管上面的空气流动加快，压强减小，大气压把水压入玻璃管，至管口喷出。
2.压强与流速关系的应用
（1）化油器、喷雾器
生活中有许多器械都是利用与上述过程相同的原理工作的。
例如，汽车和摩托车上的汽油机工作时，需要将汽油变成雾状，按一定比例和空气混合后再喷入气缸内燃烧。这一工作是由一个叫做化油器的装置来完成的。如图所示，化油器上有一段突然变窄的管道与汽油供给部分相连，当气流经过狭窄的管道时，由于流速变大，压强变小，汽油就会从喷管喷到气流之中，变成雾状。这与许多喷雾器喷洒雾状药液和一些香水瓶喷出雾状香水的道理是一样的。

思考与讨论
（1）刮大风的时候，虽然风向与墙面平行但挂在窗内的窗帘却会向外飘出，你能够解释这一现象吗？
窗外空气流速大，气压小，小于窗内大气压，故窗帘会飘出窗外。
（2）当你在浴室里淋浴时，如果边上垂挂着浴帘，浴帘常常会飘打到你的腿上。这是为什么？
在浴室里淋浴时空气流速大，气压小，大气压把浴帘压到人淋浴的这边，飘打到腿上。
（3）列车站台上，都标有一道平行于铁轨的直线，叫做安全线（如图）。当列车驶过时，旅客必须站在这条线外，以保证人体与铁轨有足够的距离。你知道这一要求的科学原理吗?

列车驶过时，列车周围空气流速加快，压强变小，大气压把人往列车一边推，因此要设置安全线，保证人体与铁轨间有足够的距离。
（2）液体压强与流速的关系
跟气体一样，液体的压强也会随流速的增大而减小。1912年秋季的一天，当时世界上最大的远洋轮之一“奥林匹克号”正在大海上航行，离它100米左右的地方，有一艘比它小得多的铁甲巡洋舰“豪克号”与它平行疾驶（如图）。突然，小军舰偏离了方向，一个劲地向“奥林匹克号”冲去，最终与“奥林匹克号”相撞在一起。
其原因就是：当两船彼此接近平行行驶时，两船之间的水由于被挤在一起，水相对于船的流速要比外部大，压强就要比外部小。外部压强较大的水就把两船挤在一起了。

由于气体和液体具有很多相似的性质，人们常常将它们统称为流体。
（3）飞机的升力
飞机是现代的重要交通工具，自从1903年莱特兄弟用他们设计制造的飞机成功地进行试飞以来，飞机制造业已有很大的发展。现代大型飞机的质量可达数百吨，速度已达数百米每秒。飞机那么重，它的升力是怎样获得的呢？
飞机升力的来源是多方面的，其中一个是由机翼上、下方的空气流速差引起的。当飞机的螺旋桨高速转动，或发动机向尾部喷气而向前运动时，飞机的周围就会形成相对于飞机的高速气流。由于机翼的上侧做成凸圆形状，而下侧成平面形状，上方气流的速度就要比下方气流的速度大得多。这样，机翼下侧受到气体向上的压强就要比机翼上侧受到气体向下的压强大得多（如图2-36）。正是这个压强差，使得飞机得到了一个向上的升力。

机翼上凸下平的形状使得上方的空气流速大，压强小，下方的空气流速小，压强大，上下的压强差使飞机得到一个向上的升力。

活动：吹起，猜猜乒乓球会怎么样？

乒乓球不会掉下
【自我测评】
典例1 关于气体的流速与压强的关系，下列说法错误的是（）

A.战斗机利用气流在机翼上下表面压力差，而产生向上的升力，使飞机可以停在空中
B.并排航行的两艘轮船会相撞是因为液体流速越大压强越小
C.往两纸片中间吹起，纸片合拢
D.当气流经过化油器上一段突然变窄的管道时，汽油从喷管喷到气流中，混合后变成雾状
【答案】A
【解析】A.战斗机的机翼呈流线型，是利用气流在机翼上下表面压力差而产生向上的升力，但不能停在空中，故A错误，符合题意；
B.流体流速越大的地方、压强越小，同向航行的两艘船之间水的流速大于两船外侧，船之间的压强要小于外面的压强，两艘船如果靠的太近，在内外压强差的作用下两舰会挤在一起，造成危险，故B正确，不符合题意；
C.向两纸片中间吹气时，中间空气流速大压强小，纸片外面空气波速小，压强大，在流体压强作用下两纸片靠拢，故C正确，不符合题意；
D.当气流经过化油器上一段突然变窄的管道时，汽油从喷管喷到气流中，变成雾状，利用了流体压强与流速的关系，故D正确，不符合题意。
故选A。
典例2 如图所示的实例中，不能用流体压强与流速关系解释的是（）

A.图甲，刮大风时，伞面会被向，上“吸”起
B.图乙，向两张纸之间吹气，两张纸会相互“吸”起来
C.图丙，打开汽车天窗，可将车内浑浊空气“抽出”，达到换气目的
D.图丁，轻轻按压墨囊，墨水会被“吸”进钢笔
【答案】D
【解析】流体压强与流速有关，流体流速越大的位置，压强越小。
A.图甲，打开的伞上凸下平，刮大风时，伞上方空气流速大，压强小。伞下方空气流速小，压强大，产生一个向上的“升力”，伞面会被向上“吸”起，故A不符合题意；
B.图乙，向两张纸之间吹气，两张纸中间气体流速大，压强小，纸两侧气体流速小，压强大，产生向中间的压力差，两张纸会被压向中间，相互“吸”起来，故B不符合题意；
C.图丙，打开汽车天窗，车外空气流速大，压强小，小于车内气压，可将车内浑浊空气“抽出”，达到换气目的，故C不符合题意；
D.图丁，用钢笔墨囊吸入墨水时，挤压钢笔墨囊使其内气压减小，墨水在大气压的作用下上升进入墨囊，所以是利用了大气压的作用，不能用流体压强与流速关系解释的，故D符合题意。
故选D。
典例3 阅读后回答有关问题。沸点随气压改变：许多物理现象跟气压的大小（通常说气压的高低）有关系，气压还对人类的生活，健康有重要影响。例如，在几千米高的山上，如果没有高压锅，连一顿熟饭都吃不上，就是由于水的沸点随气压改变的缘故。

（1）小明同学把图甲的装置改装成图乙的装置，注射器改为加热待水沸腾后才与胶管连接，并继续加热，目的是想通过实验验证“气压增大时，液体的沸点升高”，你猜想小明的操作是和观察。
2）小蔡家的压力锅锅盖上标有“xx铝制品厂24cm压力锅”的字样，如图。其中24cm为锅盖直径。高压锅的限压阀的质量为100.8g，排气孔的面积为7mm2 （g取10N/g，标准大气压取1×105Pa)。锅内气体的压强最大可达多少？
【答案】（1）用注射器向烧瓶内打气增大压强；水是否停止沸腾，温度计示数是否上升（2）2.44×105𝑃a
【解析】（1）把图甲的装置改装成图乙的装置，注射器改为加热待水沸腾后才与胶管连接，并继续加热，为了验证“气压增大时，液体的沸点升高”，小明的操作是用注射器向烧瓶内打气增大压强和观察水是否停止沸腾，温度计示数是否上升；
（2）解：锅内气体产生的压强等于外界的标准大气压加上限压阀产生的压强，即
【课后反思】
本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？

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