A. 如何突破初中化學氣體壓強的學習障礙
一 學生氣體壓強學習的具體困難
初中化學涉及氣體壓強運用的重要實驗是空氣中氧氣體積的測定。利用紅磷燃燒測空氣中氧氣體積時,即便教師已經做了解釋和分析,許多學生仍然無法理解為什麼最終進入瓶中的水的體積就是氧氣在空氣中所佔有的體積。另外,該實驗還涉及到許多現象分析,比如點燃後伸入太慢將導致進入水偏多、未冷卻至室溫或裝置氣密性不好將導致進入水偏少這些問題的分析部分學生表示難以理解,然而,對於紅磷用量少無法充分消耗氧氣導致進入水偏少這個問題,能夠理解的學生比例還是較高的。
二 影響學生理解知識的障礙因素
二(一) 缺乏必要的知識背景
美國著名教育心理學家奧蘇貝爾認為影響學習的最重要因素是學生已經知道了什麼,教師要根據學生的原有知識狀況進行教學,可見對學生知識背景的研究是重中之重。但是,在進行學情分析時,某一門學科的教師往往只會對本學科的教材和課程目標進行研究,很少重視其它學科教材和課程目標對該知識點的教學以及對學生學習產生的影響,它們對本學科的學習有沒有幫助或起到何種程度的幫助。
初二物理教材對氣體壓強的介紹主要是對大氣壓的描述:「大氣對處在其中的物體有壓強,這種壓強叫大氣壓強。」僅此而已,教材對於氣體壓強產生的原因並沒有多做闡述,影響因素也簡單介紹了流速對流體壓強的影響。初三化學教材僅僅在介紹物理性質沸點時順便提到了大氣壓強:「實驗證明,液體的沸點會隨著大氣壓強的變化而改變,如大氣稀薄的地方,大氣壓強變小,這時水的沸點就會降低。由於大氣壓強不是固定不變的,人們把101KPa規定為標准大氣壓。」根據課程標准,在物理教學和練習中,比較側重固體和液體壓強的學習,對氣體壓強的要求很低。由此可以看出,僅從教材要求來說,學生對氣體壓強的認識是非常有限的,學生有理解障礙的主要原因是初中物理對氣體壓強的學習深度沒有達到初中化學的要求。
二(二) 教師的教學理念陳舊、教學手段單一
授課的初三化學教師常認為氣體壓強學生在初二物理已經學習過,點到即可,無需多講,教學中往往只要求學生記住實驗現象和結論。另外,由於反復的練習和識記,部分因果關系學生雖然只囫圇吞棗式地接受,卻也能用於大部分解題,這更讓化學教師確定學生已經清楚
地掌握了氣體壓強知識。根據訪談,部分同學認為自己已經理解了測定氧氣體積實驗的原理,分析問題的方法卻是教師給出的既定結論,無法用氣體壓強的變化來解釋實驗現象。由此可見,不恰當的教學方式也造成了學生學習上的困惑,當某實驗有實驗儀器或實驗手段上的改進時,學生很難通過自身獨立思考得出正確結論。
二(三) 學生將錯誤的或不合理的經驗遷移到新知識的學習上
通過與學生的交流,發現學生存在這樣一些錯誤認識:⑴認為氣體受熱體積膨脹是因為氣體分子的體積變大。他們內心構建的解釋是金屬等固體物質的體積受熱膨脹遇冷收縮,所以氣體體積的膨脹就是氣體分子的膨脹。⑵認為容器內氣體減少導致氣體的質量減少,根據公式G=mg推導出壓力減小,再根據公式P=F/S,得出壓強減小的結論。⑶認為某容器體積不變,溫度升高,壓強會變大的原因是容器內氣體受熱分子間間隔一定變大,所以需要膨脹,而該容器體積不變,所以導致壓強變大。
由此可知,學生在學習中對氣體壓強產生的原因和影響因素有很大的誤解,從學生分析來看,有這樣幾點原因:⑴、對初二物理學知識的學習原本就是錯誤的。⑵、將氣體壓強等同於固體或液體壓強。⑶、不理解氣體分子的微觀運動從而不理解氣體壓強產生的微觀原理。
建構主義知識觀認為,知識不能精確地概括世界的法則,不能拿來便用,而是需要根據具體的情境進行再創造。學習者是以其自身的經驗,包括從學校中接受的科學教育和生活中的日常經驗,來理解和構建新的知識,如果這些知識本身不科學,那麼構建的新知識就會存在錯誤。學生解釋中犯的明顯錯誤是將宏觀壓強的知識簡單遷移到微觀壓強的知識中。
3 循序漸進,運用多種教學手段幫助學生突破困難
三(一) 立足本學科教材,尋求學科之間的互助
教師不能一味地依賴其它學科的教學,想當然地認為學生已經具備必須的知識儲備,給本學科的教學製造困難。初三化學教師在教學設計過程中應該幫助學生建立科學的微粒觀,既要關注教材的編排結構和新課程的教學目標又不能把教材當聖經,可以大膽地在教材之外尋求新的教學資源,靈活地、有創造性地組織教學。大部分初中化學教師在壓強教學上有先天知識和後天經驗上的欠缺,需要多與物理教師進行交流,了解學生的學習背景,加強自身氣體壓強知識的深度和廣度。學生在初二物理已經學習了分子的特性,即分子間有間隔、分子處在永不停息的無規則運動等,在此基礎上組織有效教學,不會有太多困難。
教師首先需要幫助學生理解氣體分子微觀運動與氣體壓強之間的關系:氣體分子的運動規律是雜亂無章的,朝各個方向都有運動,可以到達封閉容器的任何位置,復習方法,而氣體分子運動是氣體壓強的產生源頭。氣體壓強的微觀實質是大量氣體分子頻繁碰撞器壁的統計結果,氣體壓強的大小就是單位時間內作用於單位面積的碰撞力的大小。由此可知,在相同條件下,氣體分子密度越大或分子熱運動的平均平動動能越大,單位時間內撞擊單位面積的力就越大,壓強就越大,反之則越小。
學生對氣體壓強有了基本認識,教師才能夠進一步分析影響氣體壓強的各個因素。考慮到初三化學主要涉及到封閉空間內的氣體壓強變化,涉及到的基本是沸點較低的、接近理想氣體的氣體,如氫氣、氧氣、氮氣等,教師備課時可以借鑒理想氣體狀態方程中各狀態參數之間的函數關系。譬如,在空氣中氧氣含量測定實驗中,燃燒前和燃燒後恢復室溫時,容器體積沒有變,溫度沒有變,但是氣體分子數目減少,導緻密度減少,因此容器內壓強減小,打開止水夾大氣壓將水壓進來,水的體積即填補了氧氣的體積。若紅磷點燃後伸入太慢,由於燃燒放熱,使瓶內大量空氣受熱膨脹逸出,當容器塞好時,瓶內氣體已大大減少,減少的不僅有消耗的氧氣,還有部分空氣,因此,當溫度冷卻至室溫,進入的水體積遠遠大於氧氣的體積。若未冷卻至室溫就打開止水夾,則此時溫度比實驗初始溫度高,由於溫度是分子熱運動平均平動動能的標志,溫度越高氣體分子熱運動越劇烈,動能越大,所以壓強是比室溫時偏大的,這樣容器內外的壓強差就小,進入水的體積就偏小,在此處解釋時必須提醒學生注意控制變數,溫度就是一個重要的變數,反應前後溫度必須是一樣的,在這個前提下再來比較壓強的變化。對於裝置氣密性不好,許多學生理解為裝置漏氣,瓶內有空氣泄露出去,最後進入水的體積偏大,實際上在冷卻過程當中瓶內壓強由於小於外界大氣壓強,瓶外的空氣慢慢會滲透進來,填補氧氣減少造成的分子減少,使瓶內外壓強趨向一致,最後打開止水夾可能沒有水進入,即便有,進入瓶內的水一定小於容器內空氣體積的五分之一。
為了增強學生對氣體壓強的理解,教師還可以帶入更多實例,比如裝置氣密性的檢查,有時會通過針筒的推拉來檢測,實際是由於推拉過程中封閉體系的體積發生增減,從而導致氣體分子密度增減,進而導致了壓強的變化。
三(二) 創設有效情境,使用形象化手段
氣體分子無法用肉眼觀察到,為了幫學生掃除障礙,真正領會氣體分子運動與壓強的關系,教師可以藉助多媒體工具,用FLASH等工具形象地進行演示,也可以結合實際條件採用其它行之有效的方法。在解釋進入水的體積等於減少的氣體體積時可以借用空水杯,倒入一定體積的水,必然有相等體積的氣體被排出,反之,排出氣體的體積等於進入的水的體積。介紹氣體分子產生壓強的原理時,教師可以用拳頭模擬氣體分子在黑板壁上撞擊,氣體密度大小可以用單拳或雙拳撞擊的頻率表示,溫度改變導致分子運動動能改變可以用撞擊的力度大小來表示。甚至可以設計生動的游戲請學生模擬分子運動及對容器壁的撞擊,將學生帶入氣體壓強「現場」,在「做中學」,發展學生的創造性,將知識內化,進行更有效的學習。
為了有效地實現教學目標,教師在微觀粒子上的教學需要更多的情境化處理,將抽象的氣體壓強概念轉變成具體的、形象的微觀粒子運動情形,充分調動學生的想像力進行新知識的構建,學習過程中,教師與學生通過分析、歸納、演繹等方法來形成概念,使學生對氣體壓強的認識從感性進入理性,從形象上升為抽象,從而形成正確的科學概念。
B. 關於壓強應該怎麼學
壓強是表示壓力作用效果(形變效果)的物理量。在國際單位制中,壓強的單位是帕斯卡,簡稱帕(這是為了紀念法國科學家帕斯卡Blaise pascal而命名的),即牛頓/平方米。壓強的常用單位有千帕、千克力/平方厘米、托。一般以英文字母「p」表示。
定義
① 一物理學中把垂直作用在物體表面上的力叫 試驗
做壓力。 二壓強是表示物體單位面積上所受力的大小的物理量。 ②標准大氣壓為1.013x10^5(10的5次方) Pa,大氣壓的數值相當於大約76cm水銀柱所產生的壓強,就是大氣壓的大小。 (3)公式:p=F/S (壓強=壓力÷受力面積) p—壓強—帕斯卡(單位:帕斯卡,符號:Pa) F—壓力—牛頓(單位:牛頓,符號:N) S—受力面積—平方米 F=PS (壓力=壓強×受力面積) S=F/P (受力面積=壓力÷壓強) ( 壓強的大小與受力面積和壓力的大小有關) 對於壓強的定義,應當著重領會四個要點: ⑴受力面積一定時,壓強隨著壓力的增大而增大。(此時壓強與壓力成正比) ⑵同一壓力作用在支承物的表面上,若受力面積不同,所產生的壓強大小也有所不同。受力面積小時,壓強大;受力面積大時,壓強小。 ⑶壓力和壓強是截然不同的兩個概念:壓力是支持面上所受到的並垂直於支持面的作用力,跟支持面面積大小無關。 壓強是物體單位面積受到的壓力。 ⑷壓力、壓強的單位是有區別的。壓力的單位是牛頓,踉一般力的單位是相同的。壓強的單位是一個復合單位,它是由力的單位和面積的單位組成的。在國際單位制中是牛頓/平方米,稱「帕斯卡」,簡稱「帕」。 ③影響壓強作用效果的因素 1.受力面積一定時,壓力越大,壓強的作用效果越明顯。(此時 試驗
壓強與壓力成正比) 2.當壓力一定時,受力面積越小,壓強的作用效果越明顯。(此時壓強與受力面積成反比) (5)1Pa的物理意義:1平方米的面積上受到的壓力是1N。(1牛頓的力作用在一平方米上) 1Pa大小:兩張紙對水平桌面的壓強,3粒芝麻對水平桌面的壓強為1Pa 註:等密度柱體與接觸面的接觸面積相等時,可以用 P=ρgh p—液體壓強—Pa. ρ—液體密度—千克/立方米(kg/m3) g—9.8N/kg(通常情況下可取g=10N/kg)有時也取10N/kg
壓力和壓強
任何物體能承受的壓強有一定的限度,超過這個限度,物體就會損壞。 物體由於外因或內因而形變時,在它內部任一截面的兩方即出現相互的作用力,單位截面上的這種作用力叫做壓力。 一般地說,對於固體,在外力的作用下,將會產生壓(或張)形變和切形變。因此,要確切地描述固體的這些形變,我們就必須知道作用在它的三個互相垂直的面上的力的三個分量的效果。這樣,對應於每一個分力Fx、Fy、Fz、以作用於Ax、Ay、Az三個互相垂直的面,應力F/A有九個不同的分量,因此嚴格地說應力是一個張量。 由於流體不能產生切變,不存在切應力。因此對於靜止流體,不管力是如何作用,只存在垂直於接觸面的力;又因為流體的各向同性,所以不管這些面如何取向,在同一點上,作用於單位面積上的力是相同的。由於理想流體的每一點上,F/A在各個方向是定值,所以應力F/A的方向性也就不存在了,有時稱這種應力為壓力,在中學物理中叫做壓強。壓強是一個標量。壓強(壓力)的這一定義的應用,一般總是被限制在有關流體的問題中。 垂直作用於物體的單位面積上的壓力。若用P表示壓強,單位為帕斯卡(1帕斯卡=1牛頓/平方米)
液體壓強
液體容器底、內壁、內部的壓強稱為液體壓強,簡稱液壓。 (一)液體壓強原理(帕斯卡定律)的產生帕斯卡發現了液體傳遞壓強的基 壓強
本規律,這就是著名的帕斯卡定律.所有的液壓機械都是根據帕斯卡定律設計的,所以帕斯卡被稱為「液壓機之父」. 在幾百年前,帕斯卡注意到一些生活現象,如沒有灌水的水龍帶是扁的.水龍帶接到自來水龍頭上,灌進水,就變成圓柱形了.如果水龍帶上有幾個眼,就會有水從小眼裡噴出來,噴射的方向是向四面八方的.水是往前流的,為什麼能把水龍帶撐圓? 通過觀察,帕斯卡設計了「帕斯卡球」實驗,帕斯卡球是一個壁上有許多小孔的空心球,球上連接一個圓筒,筒里有可以移動的活塞.把水灌進球和筒里,向里壓活塞,水便從各個小孔里噴射出來了,成了一支「多孔水槍」 帕斯卡球的實驗證明,液體能夠把它所受到的壓強向各個方向傳遞.通過觀察發現每個孔噴出去水的距離差不多,這說明,每個孔所受到的壓強都相同 帕斯卡通過「帕斯卡球」實驗,得出著名的帕斯卡定律:加在密閉液體任一部分的壓強,必然按其原來的大小,由液體向各個方向傳遞 (二)液體壓強(帕斯卡定律)的原理 我們知道,物體受到力的作用產生壓力,而只要某物體對另一物體表面有壓力,就存在壓強,同理,水由於受到重力作用對容器底部有壓力,因此水對容器底部存在壓強。液體具有流動性,對容器壁有壓力,因此液體對容器壁也存在壓強。 在初中階段,液體壓強原理可表述為:「液體內部向各個方向都有壓強,壓強隨液體深度的增加而增大,同種液體在同一深度的各處,各個方向的壓強大小相等;不同的液體,在同一深度產生的壓強大小與液體的密度有關,密度越大,液體的壓強越大。」 (三)液體內部壓強: 一、同種液體 1、向各個方向都有壓強 2、同一深度處,壓強一致 3、深度越深,壓強越大 二、不同液體 同一深度,密度越大,壓強越大 公式:p=ρgh 式中g=9.8N/kg 或g=10N/kg, h的單位是m , ρ的單位是kg/m3 連通器
, 壓強p的單位是Pa.。 如果題中沒有明確提出g等於幾,應用g=9.8N/kg,再就是題後邊基本上都有括弧,括弧的內容就是g和ρ的值。 公式推導: 壓強公式均可由基礎公式:p=F/S推導 p液=F/S=G/S=mg/S=ρ液Vg/S=ρ液Shg/S=ρ液hg=ρ液gh F=ρ液gv排 h是深度。 由於液體內部同一深度處向各個方向的壓強都相等,所以我們只要算出液體豎直向下的壓強,也就同時知道了在這一深度處液體向各個方向的壓強。這個公式定量地給出了液體內部壓強地規律。 深度是指點到自由液面的距離,液體的壓強只與深度和液體的密度有關,與液體的質量無關。 (四)什麼是液體壓強 1.液體壓強產生的原因是由於液體受重力的作用。若液體在失重的情況下,將無壓強可言。 2.由於液體具有流動性,它所產生的壓強具有如下幾個特點 (1)液體除了對容器底部產生壓強外,還對「限制」它流動的側壁產生壓強。固體則只對其支承面產生壓強,方向總是與支承面垂直。 (2)在液體內部向各個方向都有壓強,在同一深度向各個方向的壓強都相等。 (3)計算液體壓強的公式是P=ρgh。可見,液體壓強的大小隻取決於液體的種類(即密度ρ)和深度h,而和液體的質量、體積沒有直接的關系。 (4)密閉容器內的液體能把它受到的壓強按原來的大小向各個方向傳遞。 3.容器底部受到液體的壓力跟液體的重力不一定相等。容器底部受到液體的壓力F=PS=ρghS,其中「h、S」底面積為S,高度為h的液柱的體積,「ρghS」是這一液柱的重力。因為液體有可能傾斜放置。 所以,容器底部受到的壓力其大小可能等於,也可能大於或小於液體本身的重力。 (五)液U形管壓強計體壓強的測量 液體壓強的測量的儀器叫U形管壓強計,利用液體壓強公式P=phg,h為兩液面的高度差,計算液面差產生的壓強就等於液體內部壓強
編輯本段大氣壓強
大氣壓的存在
【例1】用吸管吸飲料 【例2】吸盤貼在光滑的牆壁上不 壓強裝置
脫落
產生原因
空氣受到重力作用,而且空氣具有流動性,因此空氣內部向各個方向都有壓強,這個壓強就叫大氣壓強。
馬德堡半球實驗
有力地證明了:①大氣壓的存在②大氣壓很大。
托里拆利實驗
在長約1m,一段封閉的玻璃管里灌滿水銀,用手指將管口堵住,然後倒插在水銀槽中。放開手指,管內水銀下降到一定程度時就不再下降,這時管內外水銀高度差約為760mm,把玻璃管傾斜,則水銀柱的長度變長,但水銀柱的高度,即玻璃管內外水銀面的高度差不變。測量結果表明這個高度是由當時的大氣壓的大小和水銀的密度所共同決定的,與玻璃管的粗細、形狀、長度(足夠長的玻璃管)無關。標准大氣壓(standard atmospheric pressure) 符號為1atm(非法定單位),1atm*約為1.013×10的5次方Pa。
影響大氣壓強的因素
①溫度:溫度越高,空氣分子運動的越強烈,壓強越大; ②密度:密度越大,表示單位體積內空氣質量越大,壓強越大; ③海拔高度:海拔高度越高,空氣越稀薄,大氣壓強就越小。 PV=nRT 克拉伯龍方程式通常用下式表示:PV=nRT……① P表示壓強、V表示氣體體積、n表示物質的量、T表示絕對溫度、R表示氣體常數。所有氣體R值均相同。如果壓強、溫度和體積都採用國際單位(SI),R=8.314帕·米3/摩爾·K。如果壓強為大氣壓,體積為升,則R=0.0814大氣壓·升/摩爾·K。R 為常數 理想氣體狀態方程:pV=nRT 已知標准狀況下,1mol理想氣體的體積約為22.4L 把p=101325Pa,T=273.15K,n=1mol,V=22.4L代進去 得到R約為8314 帕·升/摩爾·K 玻爾茲曼常數的定義就是k=R/Na 因為n=m/M、ρ=m/v(n—物質的量,m—物質的質量,M—物質的摩爾質量,數值上等於物質的分子量,ρ—氣態物質的密度),所以克拉伯龍方程式也可寫成以下兩種形式: pv=mRT/M……②和pM=ρRT……③ 以A、B兩種氣體來進行討論。 (1)在相同T、P、V時: 根據①式:nA=nB(即阿佛加德羅定律) 摩爾質量之比=分子量之比=密度之比=相對密度)。若mA=mB則MA=MB。 (2)在相同T·P時: 體積之比=摩爾質量的反比;兩氣體的物質的量之比=摩爾質量的反比) 物質的量之比=氣體密度的反比;兩氣體的體積之比=氣體密度的反比)。 (3)在相同T·V時: 摩爾質量的反比:兩氣體的壓強之比=氣體分子量的反比。
阿佛加德羅定律推論
一、阿佛加德羅定律推論 我們可以利用阿佛加德羅定律以及物質的量與分子數目、摩爾質量之間的關系得到以下有用的推論: (1)同溫同壓時:①V1:V2=n1:n2=N1:N2 ②ρ1:ρ2=M1:M2 ③ 同質量時:V1:V2=M2:M1 (2)同溫同體積時:④ p1:p2=n1:n2=N1:N2 ⑤ 同質量時: p1:p2=M2:M1 (3)同溫同壓同體積時: ⑥ ρ1:ρ2=M1:M2=m1:m2 具體的推導過程請大家自己推導一下,以幫助記憶。推理過程簡述如下: (1)、同溫同壓下,體積相同的氣體就含有相同數目的分子,因此可知:在同溫同壓下,氣體體積與分子數目成正比,也就是與它們的物質的量成正比,即對任意氣體都有V=kn;因此有V1:V2=n1:n2=N1:N2,再根據n=m/M就有式②;若這時氣體質量再相同就有式③了。 (2)、從阿佛加德羅定律可知:溫度、體積、氣體分子數目都相同時,壓強也相同,亦即同溫同體積下氣體壓強與分子數目成正比。其餘推導同(1)。 (3)、同溫同壓同體積下,氣體的物質的量必同,根據n=m/M和ρ=m/V就有式⑥。當然這些結論不僅僅只適用於兩種氣體,還適用於多種氣體。 二、相對密度 在同溫同壓下,像在上面結論式②和式⑥中出現的密度比值稱為氣體的相對密度D=ρ1:ρ2=M1:M2。 注意:①.D稱為氣體1相對於氣體2的相對密度,沒有單位。如氧氣對氫氣的密度為16。 ②.若同時體積也相同,則還等於質量之比,即D=m1:m2。
編輯本段單位換算
壓力單位
帕斯卡(Pa) 巴(bar) 工程大氣壓(at) 標准大氣壓(atm) 托(Torr) 磅力每平方英寸(psi)
1 Pa ≡ 1 N/m² = 10−5 bar ≈ 10.197×10−6 at ≈ 9.8692×10−6 atm ≈ 7.5006×10−3 Torr ≈ 145.04×10−6 psi
1 bar = 100 000 Pa ≡ 106 dyn/cm² ≈ 1.0197 at ≈ 0.98692 atm ≈ 750.06 Torr ≈ 14.504 psi
1 at = 98 066.5 Pa = 0.980665 bar ≡ 1 kgf/cm² ≈ 0.96784 atm ≈ 735.56 Torr ≈ 14.223 psi
1 atm = 101 325 Pa = 1.01325 bar ≈ 1.0332 at ≡ 101 325 Pa = 760 Torr ≈ 14.696 psi
1 Torr ≈ 133.322 Pa ≈ 1.3332×10−3 bar ≈ 1.3595×10−3 at ≈ 1.3158×10−3 atm ≡ 1 mmHg ≈ 19.337×10−3 psi
1 psi ≈ 6894.76 Pa ≈ 68.948×10−3 bar ≈ 70.307×10−3 at ≈ 68.046×10−3 atm ≈ 51.715 Torr ≡ 1 lbf/in²
為方便記憶,可以簡化為如下規律: 1. 1atm=0.1MPa=100KPa=1公斤=1bar=10米水柱=14.5PSI 2. 1KPa=0.01公斤=0.01bar=10mbar=7.5mmHg=0.3inHg=7.5torr=100mmH2O=4inH2O 1Gpa=1000Mpa 1Mpa=1000000pa 1Gpa=1000000000pa
編輯本段氣體壓強
1氣體壓強是指分子撞擊在單位面積上的壓力 2摩爾質量不變,體積減小,壓強增大
編輯本段相關試驗
托里拆利實驗 托里拆利實驗測出了大氣壓強的具體數值.,在長約1m、一端封閉的玻璃管里灌滿水銀,將管口堵住,然後倒插在水銀槽中,放開堵管口的手指時,管內水銀面下降一些就不再下降,這時管內外水銀面的高度差為760mm. 管內留有760mm高水銀柱的原因正是因為有大氣壓的存在.由液體壓強的特點可知,水銀槽內液體表面的壓強與玻璃管內760毫米水銀柱下等高處的壓強應是相等的.水銀槽液體表面的壓強為大氣壓強,由於玻璃管內水銀柱上方是真空的,受不到大氣壓力的作用,管內的壓強只能由760mm高的水銀柱產生.因此,大氣壓強銀760毫米高水銀產生的壓強相等. 通常情況下,表示氣體壓強的常用單位有帕斯卡、毫米水銀柱(毫米汞柱)、厘米水銀柱(厘米汞柱)、標准大氣壓,它們的符號分別是pa、mmhg、cmhg、atm.
編輯本段相關說明
不少學科常常把壓強叫做壓力,同時把壓力叫做總壓力。這時的壓力不表示力,而是表示垂直作用於物體單位面積上的力。所以不再考慮力的矢量性和接觸面的矢量性,而將壓力作為一個標量來處理。 在中學物理中,為避免作用力和單位面積作用力的混淆,一般不用壓力來表示壓強。
應力和壓強
物體由於外因或內因而變形時,在它內部任一截面的兩方即出現相互的作用力,單位截面上的這種作用力叫做應力。 一般地說,對於固體,在外力的作用下,將會產生壓(或張)形變和切形變。因此,要確切地描述固體的這些形變,我們就必須知道作用在它的三個互相垂直的面上的力的三個分量的效果。這樣,對應於每一個分力Fx、Fy、Fz、以作用於Ax、Ay、Az三個互相垂直的面,應力F/A有九個不同的分量,因此嚴格地說應力是一個張量。 由於流體不能產生切變,不存在切應力。因此對於靜止流體,不管力是如何作用,只存在垂直於接觸面的力;又因為流體的各向同性,所以不管這些面如何取向,在同一點上,作用於單位面積上的力是相同的。由於理想流體的每一點上,F/A在各個方向是定值,所以應力F/A的方向性也就不存在了,有時稱這種應力為壓力,在中學物理中叫做壓強。壓強是一個標量。壓強(壓力)的這一定義的應用,一般總是被限制在有關流體的問題中。
壓強不是矢量
既然壓強是脅強的一種,這已經說明壓強不是矢量了.對此,還可以進一步說明如下:取包含物體內任一點O的面元ds,任意力F或dF作用在該面元上,與面元的法線方向夾角,如圖(2).力F對面元ds產生的壓強是F在ds的法冋分量與ds的比值Fy/ds,F在與ds平行方向的分量Fx對面元ds說來是切強(切脅強).再取包含O點在內的與ds正交的面元ds',不難看出,這時FY/ds』是切強,Fx/ds』是壓強。這說明:同一力作用在同一點上,由於所取面元的方位不同,產生的效果也不一樣,就是說壓強與所取面元的方向有關.於是,在研究壓強時不僅要考慮力的方向,還應該確定面的方向;通常取面元的正法線方向為面的方向,這樣,面也是矢量. 由公式F=pS可知:F是矢量,S(ds)也是矢量,且F的方向與S的方向總是一致的,p必然不能是矢量.因為如果P也是矢量,則P與S的乘壓強不是矢量,其實也不是標量.因為決定脅強的力和面積都是矢量,每個矢量都有三個分量.在彈性力學中,脅強是由力和面積決定的量有九個分量的量,稱為張量。而壓強則是張量中最簡單的一個量,關於張量的概念和運算,已超出中學物理的范圍,我們在此從略.
帕斯卡的科學貢獻
帕斯卡是法國數學家、物理學家。他沒有受過正規的學校教育,但由於有良好的家庭教育,加上他自己聰明好學,因此語文學得很好,數學也學得很出色。16歲時參加了巴黎數學家和物理學家小組的學術活動,並發表了一篇有關圓錐曲線的出色論文,這篇論文使年輕的帕斯卡名聲大震,正式踏進了法國學術界的大門,取得了一個又一個的成果。 帕斯卡在物理學方面的主要成就是對流體靜力學和大氣壓強的研究。年發現了液體傳遞壓強的規律,但到1663年(他死後的一年)才正式發表。他還指出盛有液體的容器的器壁上所受的壓強也僅跟深度有關。他還做了大氣壓強隨高度變化及虹吸現象等實驗。 帕斯卡對文學也極有造詣,對法國文學頗有影響。1962年,世界和平理事會曾推薦帕斯卡為被紀念的世界文化名人之一。 由於過度勞累,帕斯卡39歲就病逝於巴黎。為了紀念帕斯卡,用他的名字來命名壓強的單位——帕斯卡,簡稱「帕」。
C. 初二物理壓強怎麼學
初二物理壓強怎麼學
《質量與密度》知識點復習1.質量:(1)物體中含有物質的多少叫做質量物體的質量不隨它的形狀、狀態和究竟位置的改變而改變。(2)在國際單位制中質量的主單位是:千克(kg);常用單位有:噸(t)、克(g)、毫克(mg)。1t=103kg、1kg=103g、1g=103mg。同時,還要注意了解生活中常見的一些物體的質量大小。如:一個成年人的體重約60kg、一個普通中學生體重約50kg;一粒雞蛋質量約50g、一個蘋果質量約150g。(3) 測量質量的基本工具:天平。還有桿秤、案秤、台秤、磅秤、電子秤等日常使用的工具;天平有很多種如:物理天平、分析天平、電光分析天平、超微量天平等;在實驗室里常用的是:托盤天平。2.托盤天平:(1)構造:(2)使用:可分為兩個步驟,即天平平衡的調節和稱量時的調節。①天平平衡的調節可用下面幾句口訣來記憶:水平放穩,游碼歸零,(指針、平衡螺母)右偏左調,左偏右調,左右一樣,天平平衡。②稱量時的調節可用下面口訣:左物右碼,添大減小,微量移碼,指針對中,天平平衡,記錄讀數,不忘游碼。(在稱量過程中不得移動天平和調節平衡螺絲母)③讀數規則:m左=m右+m游。④使用時注意被測物體質量不能超過天平的最大稱量也不能小於它的感量;增減砝碼時用鑷子輕拿輕放,以免損壞刀口;保持天平、砝碼的乾燥、清潔,以防銹蝕。3.密度:(1)某種物質單位體積的質量叫做這種物質的密度。用符號ρ表示。①密度反映了物質的一種特性,是物質的質量和體積的比值,這個比值對同種物質而言是恆定的,但不同物質的密度一般是不同的。一般來說知道物質的種類即應視為知道它的密度。同一種物質的密度隨溫度、狀態的改變而有所改變。②密度的計算公式:ρ=m/V。但ρ的大小與質量m和體積V無關,它是由物質的種類來決定的,因為當某種物質的質量變化時,跟隨變化的是物體的體積,而質量與體積的比值不變。③密度的國際單位是:千克/米3,即:kg/m3;常用的有:克/厘米3,即:g/cm3。1 g/cm3=103 kg/m3(2)密度的測量:①測量原理:根據ρ=m/V,只要用天平測出物質的質量,用量筒或量杯測出物質的體積,就可以算出(間接測出)物質的密度。②量筒或量杯的使用:A、注意觀察:單位、量程和分度值;B、注意單位的換算:1mL=1cm3,1L=103mL=103cm3。③記錄讀數時要讓視線與液面的凹形底部或凸形頂部相平。④要注意漂浮於水面、溶於水、吸水的物質體積的測量。如:蠟、木塊、熟石灰、磚等,可用針壓法、懸錘法或排砂法測量會減小誤差。(3)、密度問題的計算: ① 「知二求一」由密度的定義式ρ=可知此式揭示了三個物理量(ρ、m、V)之間的關系,顯然知道了其中二個物理量即可求出第三個物理量。即:ρ=m/V、m=ρV、V=m/ρ。 ②會用「比」來求有關問題 a.若V1=V2 ,則:。 即在體積相等時物質的質量與其密度成正比。 注意:此結論不能說成體積相等時,密度與質量成正比。因為密度是物質特性之一,它由物質種類決定,與其質量大小無關。例如一杯水與一桶水,質量不等但它們的密度相等。 b.若m1=m2 ,則: 即:質量相等時體積與密度成反比。 c.若ρ1=ρ2 ,則: 即:同種物質,質量與體積成正比。《壓力和壓強》知識點復習提綱一、固體的壓力和壓強1、壓力:⑴ 定義:垂直壓在物體表面上的力叫壓力。⑵ 壓力並不都是由重力引起的,通常把物體放在桌面上時,如果物體不受其他力,則壓力F = 物體的重力G⑶ 固體可以大小方向不變地傳遞壓力。⑷重為G的物體在承面上靜止不動。指出下列各種情況下所受壓力的大小。 G G F+G G – F F-G F 2、研究影響壓力作用效果因素的實驗: ⑴課本甲、乙說明:受力面積相同時,壓力越大壓力作用效果越明顯。乙、丙說明壓力相同時、受力面積越小壓力作用效果越明顯。概括這兩次實驗結論是:壓力的作用效果與壓力和受力面積有關。本實驗研究問題時,採用了控制變數法。和 對比法3、壓強:⑴ 定義:物體單位面積上受到的壓力叫壓強。⑵物理意義:壓強是表示壓力作用效果的物理量⑶公式p=F/ S 其中各量的單位分別是:p:帕斯卡(Pa);F:牛頓(N)S:米2(m2)。A使用該公式計算壓強時,關鍵是找出壓力F(一般F=G=mg)和受力面積S(受力面積要注意兩物體的接觸部分)。B特例:對於放在桌子上的直柱體(如:圓柱體、正方體、長放體等)對桌面的壓強p=ρgh⑷壓強單位Pa的認識:一張報紙平放時對桌子的壓力約0.5Pa 。成人站立時對地面的壓強約為:1.5×104Pa 。它表示:人站立時,其腳下每平方米面積上,受到腳的壓力為:1.5×104N ⑸ 應用:當壓力不變時,可通過增大受力面積的方法來減小壓強如:鐵路鋼軌鋪枕木、坦克安裝履帶、書包帶較寬等。也可通過減小受力面積的方法來增大壓強如:縫一針做得很細、菜刀刀口很薄 4、一容器盛有液體放在水平桌面上,求壓力壓強問題: 處理時:把盛放液體的容器看成一個整體,先確定壓力(水平面受的壓力F=G容+G液),後確定壓強(一般常用公式 p= F/S )。二、液體的壓強1、液體內部產生壓強的原因:液體受重力且具有流動性。2、測量:壓強計 用途:測量液體內部的壓強。3、液體壓強的規律:⑴液體對容器底和測壁都有壓強,液體內部向各個方向都有壓強;⑵在同一深度,液體向各個方向的壓強都相等;⑶液體的壓強隨深度的增加而增大;⑷不同液體的壓強與液體的密度有關。4、壓強公式: ⑴推導壓強公式使用了建立理想模型法,前面引入光線的概念時,就知道了建立理想模型法,這個方法今後還會用到,請認真體會。⑵推導過程:(結合課本)液柱體積V=Sh ;質量m=ρV=ρSh液片受到的壓力:F=G=mg=ρShg .液片受到的壓強:p= F/S=ρgh⑶液體壓強公式p=ρgh說明:A、公式適用的條件為:液體B、公式中物理量的單位為:p:Pa;g:N/kg;h:mC、從公式中看出:液體的壓強只與液體的密度和液體的深度有關,而與液體的質量、體積、重力、容器的底面積、容器形狀均無關。著名的帕斯卡破桶實驗充分說明這一點。D、液體壓強與深度關系圖象:6、計算液體對容器底的壓力和壓強問題:一般方法:一首先確定壓強p=ρgh;二其次確定壓力F=pS特殊情況:壓強:對直柱形容器可先求F用p=F/S 壓力:①作圖法②對直柱形容器F=G7、連通器:⑴定義:上端開口,下部相連通的容器⑵原理:連通器里裝一種液體且液體不流動時,各容器的液面保持相平⑶應用:茶壺、鍋爐水位計、乳牛自動喂水器、船閘等都是根據連通器的原理來工作的。三、大氣壓1、概念:大氣對浸在它裡面的物體的壓強叫做大氣壓強,簡稱大氣壓,一般有p0表示。說明:「大氣壓」與「氣壓」(或部分氣體壓強)是有區別的,如高壓鍋內的氣壓——指部分氣體壓強。高壓鍋外稱大氣壓。2、產生原因:因為 空氣受重力並且具有流動性。3、大氣壓的存在——實驗證明:歷史上著名的實驗——馬德堡半球實驗。小實驗——覆杯實驗、瓶吞雞蛋實驗、皮碗模擬馬德堡半球實驗。4、大氣壓的實驗測定:托里拆利實驗。(1)實驗過程:在長約1m,一端封閉的玻璃管里灌滿水銀,將管口堵住,然後倒插在水銀槽中放開堵管口的手指後,管內水銀面下降一些就不再下降,這時管內外水銀面的高度差約為760mm。(2)原理分析:在管內,與管外液面相平的地方取一液片,因為液體不動故液片受到上下的壓強平衡。即向上的大氣壓=水銀柱產生的壓強。(3)結論:大氣壓p0=760mmHg=76cmHg=1.01×105Pa(其值隨著外界大氣壓的變化而變化)(4)說明:A實驗前玻璃管里水銀灌滿的目的是:使玻璃管倒置後,水銀上方為真空;若未灌滿,則測量結果偏小。B本實驗若把水銀改成水,則需要玻璃管的長度為10.3 mC將玻璃管稍上提或下壓,管內外的高度差不變,將玻璃管傾斜,高度不變,長度變長。D標准大氣壓: 支持76cm水銀柱的大氣壓叫標准大氣壓。1標准大氣壓=760mmHg=76cmHg=1.01×105Pa 2標准大氣壓=2.02×105Pa,可支持水柱高約20.6m5、大氣壓的特點:(1)特點:空氣內部向各個方向都有壓強,且空氣中某點向各個方向的大氣壓強都相等。大氣壓隨高度增加而減小,且大氣壓的值與地點、天氣、季節、的變化有關。一般來說,晴天大氣壓比陰天高,冬天比夏天高。(2)大氣壓變化規律研究:在海拔3000米以內,每上升10米,大氣壓大約降低100 Pa6、測量工具:定義:測定大氣壓的儀器叫氣壓計。分類:水銀氣壓計和無液氣壓計說明:若水銀氣壓計掛斜,則測量結果變大。 在無液氣壓計刻度盤上標的刻度改成高度,該無液氣壓計就成了登山用的登高計。7、應用:活塞式抽水機和離心水泵。8、沸點與壓強:內容:一切液體的沸點,都是氣壓減小時降低,氣壓增大時升高。應用:高壓鍋、除糖汁中水分。9、體積與壓強:內容:質量一定的氣體,溫度不變時,氣體的體積越小壓強越大,氣體體積越大壓強越小。應用:解釋人的呼吸,打氣筒原理,風箱原理。☆列舉出你日常生活中應用大氣壓知識的幾個事例?答:①用塑料吸管從瓶中吸飲料②給鋼筆打水③使用帶吸盤的掛衣勾④人做吸氣運動10、流體壓強與流速的關系:流體(氣體或液體)在流動時,流速大的位置壓強較小,流速小的位置壓強較大。應用:飛機、水翼船升力的產生,望採納,謝謝。
D. 關於壓強的知識點
一、壓強
1.壓力:
⑴ 定義:垂直壓在物體表面上的力叫壓力。
⑵ 壓力並不都是由重力引起的,通常把物體放在桌面上時,如果物體不受其他力,則壓力F = 物體的重力G
⑶ 固體可以大小方向不變地傳遞壓力。
⑷重為G的物體在承面上靜止不動。指出下列各種情況下所受壓力的大小。
2.研究影響壓力作用效果因素的實驗
⑴課本甲、乙說明:受力面積相同時,壓力越大壓力作用效果越明顯。乙、丙說明壓力相同時、受力面積越小壓力作用效果越明顯。
概括這兩次實驗結論是:壓力的作用效果與壓力和受力面積有關。
本實驗研究問題時,採用了控制變數法和對比法。
3.壓強:
⑴定義:物體單位面積上受到的壓力叫壓強。
⑵物理意義:壓強是表示壓力作用效果的物理量
⑶公式 p=F/ S 其中各量的單位分別是:p:帕斯卡(Pa);F:牛頓(N)S:米2(m2)。
A使用該公式計算壓強時,關鍵是找出壓力F(一般F=G=mg)和受力面積S(受力面積要注意兩物體的接觸部分)。
B特例:對於放在桌子上的直柱體(如:圓柱體、正方體、長放體等)對桌面的壓強p=ρgh
⑷壓強單位Pa的認識:一張報紙平放時對桌子的壓力約0.5Pa 。
成人站立時對地面的壓強約為:1.5×104Pa 。它表示:人站立時,其腳下每平方米面積上,受到腳的壓力為:1.5×104N
⑸ 應用:當壓力不變時,可通過增大受力面積的方法來減小壓強如:鐵路鋼軌鋪枕木、坦克安裝履帶、書包帶較寬等。
也可通過減小受力面積的方法來增大壓強如:縫一針做得很細、菜刀刀口很薄
4.一容器盛有液體放在水平桌面上,求壓力壓強問題
處理時:把盛放液體的容器看成一個整體,先確定壓力(水平面受的壓力F=G容+G液),後確定壓強(一般常用公式 p= F/S )。
二、液體的壓強
1.液體內部產生壓強的原因:液體受重力且具有流動性。
2.測量:壓強計
用途:測量液體內部的壓強。
3.液體壓強的規律:
⑴ 液體對容器底和測壁都有壓強,液體內部向各個方向都有壓強;
⑵ 在同一深度,液體向各個方向的壓強都相等;
⑶ 液體的壓強隨深度的增加而增大;
⑷ 不同液體的壓強與液體的密度有關。
4.壓強公式:
⑴ 推導壓強公式使用了建立理想模型法,前面引入光線的概念時,就知道了建立理想模型法,這個方法今後還會用到,請認真體會。
⑵推導過程:(結合課本)
液柱體積V=Sh ;質量m=ρV=ρSh
液片受到的壓力:F=G=mg=ρShg
液片受到的壓強:p= F/S=ρgh
⑶液體壓強公式p=ρgh說明:
A、公式適用的條件為:液體
B、公式中物理量的單位為:p:Pa;g:N/kg;h:m
C、從公式中看出:液體的壓強只與液體的密度和液體的深度有關,而與液體的質量、體積、重力、容器的底面積、容器形狀均無關。著名的帕斯卡破桶實驗充分說明這一點。
D、液體壓強與深度關系圖象:
6.計算液體對容器底的壓力和壓強問題:
一般方法:
一首先確定壓強p=ρgh;
二其次確定壓力F=pS
特殊情況:
壓強:對直柱形容器可先求F用p=F/S
壓力:①作圖法②對直柱形容器F=G
7.連通器
⑴定義:上端開口,下部相連通的容器
⑵原理:連通器里裝一種液體且液體不流動時,各容器的液面保持相平
⑶應用:茶壺、鍋爐水位計、乳牛自動喂水器、船閘等都是根據連通器的原理來工作的。
三、大氣壓強
1.概念:大氣對浸在它裡面的物體的壓強叫做大氣壓強,簡稱大氣壓,一般有p0表示。
說明:「大氣壓」與「氣壓」(或部分氣體壓強)是有區別的,如高壓鍋內的氣壓——指部分氣體壓強。高壓鍋外稱大氣壓。
2.產生原因:因為空氣受重力並且具有流動性。
3.大氣壓的存在——實驗證明:
歷史上著名的實驗——馬德堡半球實驗。
小實驗——覆杯實驗、瓶吞雞蛋實驗、皮碗模擬馬德堡半球實驗。
4.大氣壓的實驗測定:托里拆利實驗。
(1)實驗過程:在長約1m,一端封閉的玻璃管里灌滿水銀,將管口堵住,然後倒插在水銀槽中放開堵管口的手指後,管內水銀面下降一些就不再下降,這時管內外水銀面的高度差約為760mm。
(2)原理分析:在管內,與管外液面相平的地方取一液片,因為液體不動故液片受到上下的壓強平衡。即向上的大氣壓=水銀柱產生的壓強。
(3)結論:
大氣壓p0=760mmHg=76cmHg=1.01×105Pa
(其值隨著外界大氣壓的變化而變化)
(4)說明:
A實驗前玻璃管里水銀灌滿的目的是:使玻璃管倒置後,水銀上方為真空;若未灌滿,則測量結果偏小。
B本實驗若把水銀改成水,則需要玻璃管的長度為10.3 m
C將玻璃管稍上提或下壓,管內外的高度差不變,將玻璃管傾斜,高度不變,長度變長。
D若外界大氣壓為H cmHg 試寫出下列各種情況下,被密封氣體的壓強(管中液體為水銀)。
(從左到右依次為)H cmHg (H+h)cmHg (H-h)cmHg (H-h)cmHg (H+h)cmHg (H-h)cmHg (H-h)cmHg
E標准大氣壓: 支持76cm水銀柱的大氣壓叫標准大氣壓。
1標准大氣壓=760mmHg=76cmHg=1.01×105Pa
2標准大氣壓=2.02×105Pa,可支持水柱高約20.6m
5.大氣壓的特點
(1)特點:空氣內部向各個方向都有壓強,且空氣中某點向各個方向的大氣壓強都相等。大氣壓隨高度增加而減小,且大氣壓的值與地點、天氣、季節、的變化有關。一般來說,晴天大氣壓比陰天高,冬天比夏天高。
(2)大氣壓變化規律研究:在海拔3000米以內,每上升10米,大氣壓大約降低100Pa。
6.測量工具
定義:測定大氣壓的儀器叫氣壓計。
分類:水銀氣壓計和無液氣壓計
說明:若水銀氣壓計掛斜,則測量結果變大。 在無液氣壓計刻度盤上標的刻度改成高度,該無液氣壓計就成了登山用的登高計。
7.應用
活塞式抽水機和離心水泵。
8.沸點與壓強
內容:一切液體的沸點,都是氣壓減小時降低,氣壓增大時升高。
應用:高壓鍋、除糖汁中水分。
9.體積與壓強
內容:質量一定的氣體,溫度不變時,氣體的體積越小壓強越大,氣體體積越大壓強越小。
應用:解釋人的呼吸,打氣筒原理,風箱原理。
☆列舉出你日常生活中應用大氣壓知識的幾個事例?
答:①用塑料吸管從瓶中吸飲料②給鋼筆打水③使用帶吸盤的掛衣勾④人做吸氣運動
E. 如何學好關於初二科學大氣壓強,我上課可以聽懂但做題沒思路
大氣壓強
核心知識
知識結構
大氣壓強
內容提要
1.大氣壓強和液體壓強有其共同點:(1)都是由於重力產生;(2)深度越深,壓強越大;(3)在同一位置,向各個方向的壓強都相等;(4)壓強大小還跟氣體和液體密度有關.
2.大氣壓強和液體壓強的不同點:(1)深度選擇的基點不同,液體的深度以自由液面為准,大氣壓則以地平表面的壓強為准,因人們生活在大氣的底部,不可能以氣體的上表面為基準;(2)液體具有不可壓縮性質,所以液體密度可視為上下均勻,氣體具有可壓縮性質,氣體密度在高空與地表是不同的,所以氣體壓強不能用p=ρgh來計算某處壓強.
3.生活、生產中,通過改變氣體的壓強來達到為人類的生活、生產服務的目的.用增大氣體壓強從而提高液體的沸點方法使高原上氣壓較小的地方將飯菜煮熟;用減小壓強從而降低液體沸點的方法去掉糖汁中的水分;用減小封閉液體表面的氣體壓強的方法,通過大氣壓將液體提升一定高度,如活塞式抽水機、離心泵等,即增大或減小一定質量的氣體的體積來改變氣體壓強,達到抽氣、排氣等目的.
大氣的壓強
【重點難點解析】
1.大氣壓強產生的原因
地球周圍包圍著厚厚的空氣層(大氣層),這些空氣同樣因受到地球的吸引而受到重力作用,同時空氣又具有流動性,因此對浸在空氣中的物本表面就產生了壓強,而且與液體一樣,在大氣層內部向各個方向都有壓強.
2.托里拆利實驗原理
將裝滿水銀的玻璃管倒插在水銀槽內,管內水銀面下降到一定高度就不再下降.由於玻璃管開口端被水銀包圍,空氣不能進入管中,所以下降後管內水銀面上方的空間部分一定是真空.如右圖所示,管內外水銀面高度差為h,水銀槽液面到管口的高度差為h1,設大氣壓為p0,取管口液片AB為研究對象,則液片AB受到管內水銀柱向下的壓強p下=ρ水銀gh+ρ水銀gh1;同時液片AB也受到管外水銀對它向上的壓強,它等於槽內深h1水銀產生的壓強和外界大氣壓p0之和,即p上=p0+ρ水銀gh1.
由於管內外水銀處於靜止,所以靜止的液片AB受到的向下和向上的壓強相等,則有P0=ρ水銀gh,所以大氣壓強為h米高的水銀柱產生的壓強.
【命題趨勢分析】
(1)氣壓的測定、標准大氣壓的數值
(2)生活中與大氣壓有關的現象
【基礎知識精講】
(1)由於空氣受到重力作用,而且能流動,因而空氣內部向各個方向都有壓強.
(2)大氣對浸在它裡面的物體的壓強叫做大氣壓強,簡稱大氣壓或氣壓.
(3)馬德堡半球實驗不但說明了大氣壓強的存在,而且大氣壓很大.
(4)證明大氣壓的實驗
1:模擬馬德堡半球實驗——皮碗實驗
馬德堡半球實驗就是奧托•格里克為了讓人們確信大氣壓強的存在而設計的.現在用皮碗很容易模擬這個實驗.
2:覆杯實驗
3:杯子吞雞蛋的實驗
(5)托里拆利實驗能測出大氣壓強的值:托里拆利實驗是測定大氣壓強的重要實驗.玻璃管內的水銀柱產生的壓強只跟水銀柱的高度有關,與水銀柱的粗細、玻璃管是豎直還是傾斜,管內水銀面與管頂的距離均無關.這個結論可以由液體壓強公式得出.由此可知,在用托里拆利管測定大氣壓強時,只要管內水銀柱上方為真空,大氣壓強就等於管內水銀柱相對於管外水銀面的高度差所決定的壓強.
大氣壓的變化
【重難點解析】
1.大氣壓隨距地面的高度增大而減小,因為大氣壓是由於大氣層受到重力作用而產生的.離地面越近大氣層越厚受上部氣體重力作用空氣密度越大,則大氣壓值越大;離地面越高大氣層越薄空氣越稀薄,則大氣壓值越小.
2.同一地點的大氣壓也不是固定不變的(當然變化范圍不算大),它隨季節、氣候、天氣情況變化.
3.測定大氣壓的儀器叫氣壓計,有水銀氣壓計和無液氣壓計.水銀氣壓計與托里拆利實驗類似;無液氣壓計就是金屬盒氣壓計,這種氣壓計還可以據氣壓值知道其所在的高度,可製成高度計.
4.液體的沸點隨氣壓減小而降低,隨氣壓增大而升高.高山上不易煮熟食物的原因就在於水的沸點低.因為一般食物需100℃才能煮熟,而高山上氣壓低,可能70℃或80℃水就沸騰,自然沸水煮不熟食物了.用高壓鍋煮食物,易爛且快就是利用了高壓鍋內氣壓高溫度高的特點.
【基礎知識精講】
1.大氣壓強與高度有關
大氣壓隨高度的增加而減小,離海平面越高,大氣壓越小,大氣壓強隨高度的增加而減小是不均勻的,液體的壓強隨深度的增加而增加,這是由於液體有不可壓縮的性質,氣體則不同,它具有可壓縮性質,越靠近地面壓縮得越歷害,離地面越高氣體密度越小.不過在海撥2km以內,空氣密度可近似認為是均勻的,可近似認為每升高12m,大氣壓降低1mmHg,約133Pa.大氣壓是由於大氣層受到重力作用而產生的,離地面越高的地方,上面的大氣層越薄,那裡的大氣壓強越小.下圖表示出了大氣壓隨高度變化的情況.
大氣壓隨高度的增加而降低。如果預先測出不同高度處的大氣壓強值,列成表,那麼到-個高度未知的地點,只要測出大氣壓強值,就可以知道當地的高度.
2.液體的沸點與大氣壓強有關
實驗表明,一切液體的沸點,都是氣壓增大時升高,氣壓減小時降低,高壓鍋就是應用氣壓高沸點升高的原理製造的.氣壓變化對人類的生活、健康有重要影響.在低壓環境中,會出現高山病症;在高壓環境中,會出現潛水病症.氣壓還與生產有一定聯系.
3.標准大氣壓的值
因為氣壓不但與高度有關,還與時間、天氣等有關,因此要確定一個標准.定作標准大氣壓的是76cm水銀柱產生的壓強,數值上等於1.01×105Pa,測量氣壓的工具有水銀氣壓計和無液氣壓計.
典型例題
例1.大氣壓強為1個標准大氣壓時,湖水內某處的壓強為2.02×105Pa,求該處水的深度.
解:在大氣壓不能忽略的情況下,應該慮大氣壓的作用,因而題中湖下某處的壓強應該是水面上的大氣壓與湖水產生的壓強的共同結果.故:
p=p大氣+p水
即 p=p大氣+ρ水gh
∴h= =10.3m
答:該處水的深度約為10.3m
如下圖所示,壓力鍋直徑為24cm,限壓出氣口直徑為3.5mm,限壓閥質量為100g,使用時壓力鍋內外最大壓強差是多少?合多少標准大氣壓?鍋蓋與鍋的介面處至少能承受多大的力?
分析與解答:由於壓力鍋內氣體被封閉,鍋內外氣體之間存在著壓強差,因而鍋蓋上承受著很大的壓力.壓力鍋上的限壓閥是當鍋內壓強達到限定值時保證安全而設置的一個裝置,當鍋內壓強超過一定數值時,限壓閥被抬起,放出部分氣體,降低鍋內氣體壓強.求解這道題的關鍵就是要考慮到最大壓強差指的鍋內氣體通過限壓出氣口對限壓閥的壓力p1S與限壓閥所受重力mg及大氣壓對限壓閥的壓力p0S平衡時,鍋內氣壓p1與外界大氣壓p0的差,而鍋蓋能承受的最大壓力就是指這個壓強差對鍋蓋產生的壓力.
設鍋內氣壓為p1,大氣壓為p0,當限壓閥剛被抬起向外噴氣時,有
p1S=p0S+mg.
鍋內外最大壓強差為
△p=p1-p0
=
=1.04×105Pa≈1標准大氣壓
鍋蓋與鍋的介面處承受的力為
F=△p•S蓋=△p× πD2蓋
=4.6×103牛
答:1.04×105Pa,約1標准大氣壓;4.6×103N
學情分析方法和工具有觀察法,資料法,問卷法,實驗法。認真對學生個體的言談、舉止行動和表情等進行有目的、有計劃的觀察,以了解其心理活動的方法。設計必須體現效度原則,即卷中問題應能反映問卷的目的要求,具有鮮明的針對性,要突出主題,簡明扼要,易於回答。
學情分析的方法
觀察法:這是老師在自然狀態下,有目的有計劃地主動考查學生或教育對象的一種方法,是分析學情的重要方法。只要我們做有心人,許多珍貴的資料是可以通過觀察獲得的。
資料法:這也是了解學情普遍使用的方法。它的特點是通過已有的文字記載材料間接了解、研究學生已發生的事件或固定的基本情況。
材料包括檔案,筆記本,練習本,作業,試題,班級日記,成績單等。通過查閱有關資料,可以比較系統地了解學生的學習、生活、思想、個性等方面的情況,並以此作為教育教學的重要依據。
問卷法:問卷是由研究者設計由回答者填寫的問題表格,它是直接了解學情的一種方式。有開放式的即不予限制的,有封閉式的如選擇題,也有圖表式的等等。
實驗法:實驗是有控制的觀察。它是有計劃地控制規定條件,特別是限定或改變某一條件,以觀察學生的實際情況,它可以了解到在自然狀態下不能了解的情況,能重復驗證,便於發揮教師的主導作用。
G. 新人教版壓強的說課ppt
《壓強》說課稿
各位領導老師大家好:
我說課的題目是《壓強》,《壓強》是人教版教材九年級十四章第一節的內容,下面我從幾個方面來分析這節課。
一、教材分析
壓強是自然科學的重要概念,在科學技術和生產和生活中經常用到,本節內容著重學習固體壓強,壓強的應用十分廣泛,並且學生在解釋一些自然現象中也經常用到,同時本節內容也是學習液體壓強、大氣壓、浮力的基礎
二、學情分析
九年級學生已經有了一定的認知基礎、技能基礎,學生的好奇心強,又積極好動,具有強烈的問題意識,這對學習有很大幫助,加上壓強與生活聯系緊密,用實驗的方式導課,學生的注意力高度集中。九年級學生經歷了一年多的物理學習,對於探究實驗以及對如何用控制變數法探究物理規律有了一定的認識
三、教學目標
根據教材特點,結合學生的實際情況,依據新課標的具體要求,從知識與技能、過程與方法、情感態度價值觀三方面來制定教學目標
知識與技能:
理解壓強的大小與哪些因素有關、理解壓強所表示的物理意義,知道壓強是表示壓力作用效果的物理量,知道國際單位制中壓強公式各個物理量的名稱,單位及符號,並能用壓強公式進行一些簡單的計算
過程與方法:
探究壓力的作用效果跟哪些因素有關、通過實驗觀察現象,採集實驗數據,獲得對壓強比較深入的了解,熟練使用控制變數法,並運用對比得出正確的結論
情感態度價值觀:
經歷觀察實驗以及探究等活動,培養學生對參與物理學習活動的興趣,培養學生尊重客觀事實的科學態度
通過親身的體驗和感悟,使學生獲得對壓強的感性認識,為深入理解和應用這些知識打基礎
培養學生的廢物利用和環保意識
四、教學重難點突破
設計實驗探究影響壓力作用效果與哪些因素有關,突破重點
難點是對壓強概念的理解應用,採用講授的方法
五、教學過程
1、導入新課時,我用了一塊顏色鮮艷的橡皮泥,雙手用力壓,使其發生形變,讓學生注意觀察,體會壓力的作用效果,同時用誇張的語言:「見證奇跡的時刻到了」來引起學生的有意注意,快速的進入情境,本節課就來學習壓力的作用效果
2、新課第一個內容探究壓力的作用效果與哪些因素有關,讓學生用事先准備好的材料研究影響壓力作用效果的因素的實驗,學生自己動手積極主動,實質上有很多知識咋准備的過程中學生就已經掌握了。
在沒有實施探究前引導學生一起做壓鉛筆的實驗,鉛筆一端尖,一段平面,夾在兩個手指之間,會感受到什麼?找學生回答,學生回答尖的一端手疼,為什麼呢?尖的一端受力面積小,壓力的作用效果明顯;然後用力壓鉛筆還會感覺到什麼,學生回答用力壓的時候手更疼了,為什麼?因為壓力越大壓力的作用效果越明顯。
從上面的小實驗中引導學生探究壓力的作用效果與哪些因素有關時少走彎路。
在探究活動中提醒學生用什麼樣的物理方法研究問題?怎樣控制變數?如何反應壓力的作用效果,引導學生通過對比得出正確的結論。
每個小組派出一名代表發言你們小組是應用哪些材料做的實驗?如何控制變數?如何反應壓力的作用效果?我找了四名同學回答問題
第一名是武洪斌同學:「老師我用了一個沙盒,一個壓力小桌,還有一個鋼筆水瓶做的實驗,首先讓壓力小桌壓在沙盒上,看桌子腿在沙盒中下陷的深度,然後在小桌上放一個鋼筆水瓶,會看到小桌下陷的深度增加了,然後我把小桌倒過來,放在沙盒中,再在小桌上放一個鋼筆水瓶,會發現小桌沒怎麼樣?第一步和第二步可以對比得出:受力面積相同時,壓力越大壓力的作用效果越明顯;第二步和第三步對比可以得出壓力一定時,受力面積越小,壓力的作用效果越明顯。」
第二名是張朋生同學:和上名同學差不多,但是比上名同學敘述的更完善
第三名是劉羽琦同學:「老師我用的材料是泡沫、一個裝滿橙汁的密封杯子有兩個面,一個大,一個小,實驗是這樣的,我用杯子的大面與泡沫接觸壓在泡沫上,會覺得泡沫的形變數鄙視很大,然後我用小面與泡沫接觸壓在泡沫上,會發現泡沫被壓的痕跡深一些,兩次對比可以得出壓力相同時,受力面積越小壓力的作用效果越明顯。」
第四名是曲冰冰同學:「老師我用的是一個壓力小桌,一個沙盒和一個水杯,讓水杯充當增大壓力的物體,壓力的改變通過加水來實現的」
第四名同學的思維和前幾個有所不同,及時的給予鼓勵
結束實驗時,在黑板上板書結論,重點突出。
3講授第二個內容時,在前一個問題的基礎上直接引出,在物理學中用壓強這個物理量來表示壓力的作用效果,壓強的概念、公式、單位、利用公式解決問題,此處我設了兩道題,作為例題和練習題,找同學到黑板做,難度不同找不同層次的學生對計算時出現的問題及時給予糾正。
六本節課的優點與不足
調動學生積極參與 ,敢於發言
在學生回答問題有偏差時,不說你錯了,給予必要的提示,引導她回到正確的思維軌道上來
不足是無法讓更多的學生把探究的過程展示給大家,課下有學生表示遺憾老師我都准備好了你也不叫我
另外課件使用的不是很熟練
H. 學情分析方法和工具有哪些
學情分析工具有翌學、考考、問卷星等。學情分析方法如下:
1、自然觀察法,認真對學生個體的言談、舉止行動和表情等進行有目的、有計劃的觀察,以了解其心理活動的方法。
2、書面材料法,書面材料主要有兩類。一類是現有資料,一類是診斷性資料。現有資料包括:學生填寫的各種檔案資料,如學生的學習成果、作品等,成績單、操行評語等。
3、談話法,談話法是通過教師和學生相互交談的活動來進行了解學生情況的方法。這種方法具有直接交流的特點,方便掌握第一手資料。
4、調查研究法,調查法是深入了解學生的重要方法。調查時要記下某些重要的內容,調查後要對了解到的內容做適當地整理,為學生做分析提供寶貴材料。
5、測驗法,測驗法適合於收集學生的知識水平、能力情況等學習信息。教師根據學生的答題情況,收集相關信息,為評價學生的學習水平提供依據。
I. 哪位高手知道氣體壓強怎麼算啊
說實話我不太懂 幫你找了個供你參考熱學中氣體壓強的計算方法壓強是描述氣體的狀態參量之一。確定氣體的壓強,往往是解決問題的關鍵。氣體壓強的求解,是氣體性質這一章的難點,特別是結合力學知識求解氣體壓強是歷年來高考的熱點內容。下面不妨介紹三種依據力學規律計算氣體壓強的方法。
一、參考液片法
1。計算的依據是流體靜力學知識
①液面下h深處由液重產生的壓強p=ρgh。這里要注意h為液柱的豎直高度,不一定等於液柱長度。
②若液面與大氣相接觸,則液面下h深處的壓強為p=p0+ρgh,其中p0為外界大氣壓。
③帕斯卡定律(液體傳遞外加壓強的規律):加在密閉靜止液體上的壓強,能夠大小不變地被液體向各個方向傳遞。此定律也適用於氣體。
④連通器原理:在連通器中,同一種液體(中間液體不間斷)的同一水平面上的壓強是相等的。
2。計算的方法和步驟
選取一個假想的液體薄片(自重不計)為研究對象,分析液片兩側受力情況,建立力的平衡方程,消去橫截面積,得到液片兩側的壓強平衡方程,解方程,求得氣體壓強。
例1:如圖1所示,左端封閉右端開口的U型管中灌有水銀,外界大氣壓為p0,試求封閉氣體A、B的壓強。
解:選B部分氣體下面的水銀面液片a為研究對象。據帕斯卡定律及連通器原理,右端水銀柱由於自重產生的壓強為ρgh2,壓力為ρgh2S,(S為液片面積)經水銀傳遞,到液片a處壓力方向向上。同理,外界大氣產生壓力,經水銀傳遞,到液片a處壓力方向也向上,大小為p0S,B部分氣體在a處產生的壓力方向向下,大小為PBS,由於a液片靜止,由平衡原理,有:pBS=ρgh2+p0S,即pB=ρgh2+p0。又取液柱h1下端水銀面液片b為研究對象,則有平衡方程為pAS+gh1S=pBS,則pA=pB-ρgh1=p0+ρg(h2-h1)。
二、平衡法
如果要求用固體(如活塞等)封閉在靜止容器中的氣體壓強,應對固體(如活塞等)進行受力分析,然後根據力的平衡條件求解。
例2:一圓形氣缸靜置在地面上,如圖2所示。氣缸筒的質量為M,活塞(連同手柄)的質量為m,氣缸內部橫截面積為S,大氣壓強為p0,現將活塞緩慢上提,求氣缸剛離地面時,氣缸內氣體的壓強p。
解法一:先用整體法,選活塞和氣缸整體為研究對象。受到向上的拉力F和總重力(M+m)g。由平衡條件:F=(M+m)g ⑴
再選活塞為研究對象,受力如圖3所示:向下重力mg,向下大氣壓力p0S,向上拉力F,向上氣缸內氣體壓力pS,由平衡條件:F+pS=p0S+mg ⑵ 由⑴⑵可得p=p0-Mg/S
解法二:選氣缸為研究對象,受力如圖4所示:向下重力Mg,向下的氣缸內氣體壓力pS,向上大氣壓力p0S。由平衡條件:Mg+pS=p0S
則可得p=p0-Mg/S
總結:求固體封閉的氣體的壓強,要注意靈活選擇研究對象。
三、動力學法
當封閉氣體所在的系統處於力學非平衡狀態時,欲求封閉氣體的壓強,首先要恰當地選擇研究對象(如與氣體相關聯的液柱、固體等),並對其進行正確的受力分析(特別要注意分析內外氣體的壓力),然後應用牛頓第二定律列方程求解。
例3:如圖5所示,質量為m1內壁光滑足夠長的細玻璃管,橫截面積為S,內裝有質量為m2的水銀,管外壁與斜面的摩擦因數為μ,斜面傾角為θ,當玻璃管與水銀共同沿斜面勻加速下滑時,被封閉的氣體壓強p為多少?(外界大氣壓為p0)
解:選取玻璃管和水銀柱整體為研究對象。則其受力如圖6所示,正交分解,則
x軸:(m1+m2)gsinθ-f=(m1+m2)a ⑴
y軸: N=(m1+m2)gcosθ ⑵
另外 f=μN ⑶
由⑴⑵⑶得 a=g(sinθ-μcosθ) (4)
又選取水銀柱為研究對象,受力如圖7所示。正交分解,則
x軸:p0S+m2gsinθ-pS=m2a ⑸
J. 在壓強公式的推導中,用到了哪些力學 方法用到了哪些統計學方法
用到了控制變數法、類比法、比較法和回歸分析法。
壓強的計算公式:P=F/S,液體壓強p=ρgh
增大壓強的方法有:在受力面積不變的情況下增加壓力或在壓力不變的情況下減小受力面積。減小壓強的方法有:在受力面積不變的情況下減小壓力或在壓力不變的情況下增大受力面積。