大气压强1
(2)托里拆利实验中,应注意的哪些问题?一个标准大气压的值。
(3)大气压有什么应用?
五、课后作业。
(1)完成课后动手动脑学物理。
(2)练习册76页第7、8题
计算1标准大气压能支持多高的水柱.
板书设计: 14.3 大气压强
一、大气压的存在
二、大气压的测量:托里拆利实验
三、大气压的大小:760mm高汞柱
标准大气压P0=1.013×105Pa
四、气压计
附页
大气压发现的历史
17世纪以前的人们认为自然界不存在真空,即所谓“自然界厌恶真空”。对于抽水机能把水抽上来,认为是活塞上升后,水要立即填满活塞原来占据的空间,以阻止真空的形成。
2000多年以前,古希腊学者亚里士多德提出了“自然害怕真空”的说法。人们曾用这种说法来解释抽水机为什么能抽水:活塞向上一提,水面和活塞之间形成了一段真空,自然害怕真空,于是水就升上来填补这段真空。人们还常常用“真空吸力”来解释这种现象,把钢笔吸墨水、用吸管喝汽水等都说成是“真空吸力”的作用。
1640年,在古老的意大利城市佛罗伦萨,制造了一台抽水机,准备用它把探矿坑里的水抽走。但是抽水机造成以后,用来一试,水被提到不足10米高的地方就不再上升了。技师们千方百计地改进抽水机,保证活塞和水面间是真空,结果还是不能使水再升高。这是什么原因呢?
人们便去请教那位发现单摆规律的伽里略,那时他已经成为著名的物理学家了。76岁的伽里略曾经对“自然害怕真空”的说法产生过怀疑,他猜想:也许空气有压力吧?抽水机是不是靠压力把水压上来的呢?遗憾的是,不久伽里略便逝世了。
在伽里略去世的1642年,他的学生托里拆利设计了一个实验。证实了伽里略的猜想。
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托里拆利预料,因为水银的密度大约是水的14倍,如果用水银代替水,水银升起的高度应该是水升起高度的1/14。托里拆利设计了用水银柱检验这个预想的方案。1643年他的学生做了这个试验,结果证明了他的预想是正确的。在托里拆利试验中,玻璃管内水银面的上方就是真空,可见自然界是可以存在真空的。托里拆利用一根大约1米长一端封闭的玻璃管,往里面灌满水银,用食指封住开口的一端,然后将玻璃管倒插在水银槽中,放开手指,管里的水银就往下降,降到管里的水银面比管外的水银面大约高76厘米,水银就不再下降了。管里水银面的上边没有空气,叫托里拆利真空。管内的水银柱是被大气压支持着的。托里拆利试验不但揭示了大气压的存在,而且测出了大气压的值。
托里拆利试验的消息传到法国,引起了科学家们的广泛兴趣。帕斯卡推论说,如果水银柱是被大气压支持着的,那么在海拔较高的地方,水银柱应该较短。1648年他的朋友沿多姆山山坡从山脚到山顶设立了若干观察站,每个站上装一个托里拆利气压计,结果发现水银柱的高度随高度的增加而减小,证明了帕斯卡推论的正确。
同一时期,德国的科学家格里克也进行了大气压强的试验研究,他做了一个水气压计,水能升高到他住房的第三层,格里克认为水的上升是大气压的作用。通过长期的观察,他还发现水柱高度的变化与天气有关,1660年他根据一次气压的突然下降,预报了一场大的风暴。
按照这个实验结果来推算,一个人的手掌面积大约是50厘米2,上边应受到大约500牛顿的压力,这相当于一个50千克的人踩在上面。1米2的桌面上,所受的大气压力相当于10吨重的物体压在桌面上。作用在人体表面上的大气压力相当于12~15吨的物体的重力。这似乎是难以相信的。但是著名的马德堡半球实验,用事实使人们信服了。
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