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[!--downpath--]大气浮力和流体浮力
【学习目标】
1、了解大气压及其形成原因，记住一个标准大气压的数值；
2、了解大气压力的变化及其应用，掌握检测大气压力的技巧；
3、初步了解流体浮力与流速的关系，了解客机升力形成的原因。
【关键点】
要点 1. 大气浮力
大气对浸入其中的物体形成的浮力称为大气浮力，简称大气压。 历史上最著名的能够证明大气压存在的实验是马格德堡半球实验。
强调：
1、原因：空气受重力影响。
2. 特点：空气和液体一样，具有流动性，所以在大气压内各个方向都有浮力。
3、单位：国际单位为帕斯卡（Pa）。
常用的单位有毫米汞柱（mmHg）、分米汞柱（cmHg）、标准大气压（atm）
1个标准大气压===1.013×105Pa。
Point 2.大气浮力的检测（高清课堂《大气浮力与流体浮力》）
1.托里拆利实验
大气浮力的值不是固定的，会随着各种诱因的变化而变化。 历史上第一次，托里切利实验测量了大气压力值。
实验过程：如图所示，取一根长约1m、末端封闭的玻璃管，先在管内装满水银，用手指堵住开口端，将管子倒置在水银中水银罐，握住右手，放入水银罐中。 水银的表面会生长，当它生长到一定高度时，就会停止生长。
托里切利实验是将大气的浮力转化为液体的浮力进行检测。 如图所示，在管内外水银表面的交界处设想了一个假想的液层。 由于水银柱静止，液体在管内受到水银柱形成的向上浮力，该浮力等于外界大气压，即大气压支撑着管内76cm高的液片. 水银柱，大气浮力等于76cm高的水银柱形成的浮力。
一般把等于水银柱在760mm高度形成的浮力的大气压称为标准大气压。
根据液体浮力公式。
在托里切利实验中，管子上部是真空，管内水银柱的高度只随外界大气压的变化而变化，与管子的厚度、角度无关倾角、管子的宽度以及玻璃管是被抬起还是被压下。 它只与水银柱的垂直高度有关。
2、气压计检测方法
①气压计：检测大气压力的仪器称为气压计。
② 常用气压计：水银气压计、金属盒气压计
水银气压计是在托里拆利管的门口设置一个与玻璃管平行的刻度。 当外部大气压发生变化时，直接从刻度上读出管内水银柱的高度。
水银气压计的检测结果比较准确，但不方便携带。
实际应用中常使用金属盒气压计，又称无液气压计。 它的主要部分是一个抽真空并具有波纹表面的金属盒。 金属盒由弹力钢片向外拉动，弹力钢片与表针相连。 当外界大气压发生变化时，金属盒的凹凸度发生变化，通过弹性钢片带动指针旋转，指示大气压值。
金属盒气压计携带方便，但测试结果不够准确。
3.大气压力的变化
(1) 大气压力随高度增加而降低。 因为海拔越高，空气越粘稠，空气的密度越低，所以大气压随高度而降低，因为大气密度的变化是不均匀的，所以浮力随高度的变化为也参差不齐。 在海拔低于2000m的地方，气压每下降12m，气压就会下降约133Pa（1mmHg）。
(2)天气气候影响大气压力：一般来说，冬季的气压高于夏季，阴天的气压高于雨天的气压。 随着体温下降，气压也会下降实验大气压强的原理，大气越热，气压越低。
第三点，大气浮力的应用
水泵：水泵也叫电机，是一种利用大气压力将水从低处抽到高处的装置。
强调：
1、活塞式水泵：如图所示，活塞式水泵是利用大气压力将水从低处抽到高处。 图A，活塞下行，球阀B关闭，活塞下方的水冲开球阀A，冲入活塞； 如图B，活塞上升，球阀A关闭实验大气压强的原理，活塞上方的水上升，从出水管C流出，同时大气压力迫使水推开球阀B，踏入泵壳，然后周而复始，反复摇动摇杆D，连续抽水。
2、对于离心式水泵，启动前先将泵壳注满水，排出泵壳内的空气，使泵中心部分的浮力大于外界大气的浮力。 启动时，轴套在动力机的带动下高速旋转，泵壳内的水随轴套高速旋转，被抛入出水口。
第 4 点流体浮力
流体液体和二氧化碳在化学上也被称为流体，如空气和水。 流体流动时也有浮力，此时的浮力称为流体的浮力。
主要扣分：
1.探究流体浮力与流速的关系
(1)在两张平行纸的中间吹气，使两张纸之间的气流速度减小。 这时两张纸两侧的气流速度比较小，两张纸会向中间移动。 这表明纸张一侧的空气对纸张施加的压力小于纸张中间的空气。 可见，风速大的地方浮力小，风速小的地方压力大。
(2)将两只小船放入盛水盘中，用水管在两只小船之间冲水，两只小船会向中间靠拢，这意味着一侧的水压船比船中间的水小。 可见，液体流速大的地方浮力小，流速小的地方压力大。
2、在二氧化碳和液体中，流速大的地方浮力小，流速小的地方压力大。
Point 5. 流体浮力的应用——飞机的升力
1、飞行器的进气量和空气流量
客机的进气口通常做成上凸下平的形状。 机翼的形状决定了机翼上下表面的气流速度。 从喷嘴的横截面形状可以看出，上半部分是弯曲的，下半部分是近似直的。 飞机在飞行时，空气相对于襟翼运动，由于襟翼上方的空气比下方的空气移动的距离长，喷嘴上方的空气移动速度比下方快。
2.升力的形成
从风门上方通过的空气路径长、速度快，而从进风口下方通过的空气路径短、速度慢； 因此，翼尖上表面的空气浮力小，下表面的压力大。 机翼上下表面的压力差方向垂直向下。 这种压力差称为“升力”，也称为客机的“升力”。 螺旋桨需要高速旋转一段时间，都是为了获得更大的升力上升到高空。
【典型案例】
类型 1. 大气浮力
1、在下面的例子中，大气压的作用是（）
A、用吸管喝啤酒
B．客机进风口设计成流线型
C、用高压锅煮米饭
D．深水潜水员穿专用耐压潜水服
【思考】（1）利用大气压通常是在某处增加气压，然后在外界大气压的作用下，形成一定的疗效； (2)流线型前圆后尖，表面光滑，略像水滴这种形状的物体在流体中运动时遇到的阻力最小，所以汽车、火车、飞机机身的外观、潜艇等往往是流线型的； (3) 液体的沸点随气压的降低而降低 (4) 液体的浮力随深度的减小而减小。
【答案】A
【分析】 A、用吸管吸啤酒时，口中的气压大于啤酒瓶中的气压。 在大气压的作用下，啤酒被压进嘴里。 所以A符合题意； B、飞机外形设计模仿动物的身体，通常设计成流线型，属于仿生技术。 流线型的外形可以减少飞行的空气阻力，不属于利用大气压。 因此，B不符合题意； C、高压锅煮饭是根据液体的沸点随气压降低而降低的原理，不属于利用大气压，所以C不符合题意； D、深水潜水员必须穿特殊的衣服耐压潜水服是为了承受更大的水压，而不是大气压的作用，所以D不符合题意，
所以选择A。
【总结与升华】 大气压力是存在的，并广泛应用于现实生活中。 生活中注意观察。 这个问题属于生活常识。
举一反三：
【变异】以下是《科学》课本上的实验，用来说明大气浮力的存在（）
A。 橡皮塞跳起来 B. 牙签提米 C. 盖杯实验 D. 球间吹气
【答案】C
2、在如图所示的托里切利实验装置中，下列哪种情况可以改变玻璃管内外水银表面的高度差（ ）
A．外界气压变化
B、加厚玻璃管
C．在水银槽中加入少量水银
D、倾斜玻璃管
【答案】A
[分析] 在做托里切利实验时，只要外部大气压保持不变，管内外水银表面的高度差就会保持不变。 改变玻璃管的粗细，稍微改变管子的倾斜度，改变水银罐中水银表面的高度。 高度不能影响管内外水银表面的高度差； 当外部大气压发生变化时，玻璃管内外水银表面的高度差就会发生变化。 因此，B、C、D不会影响管内水银柱的高度。 所以选择A。
【总结与升华】 解决这道题的关键是中学生对托里切利实验和大气压与海拔高度关系的理解和掌握，这是一道基础题。
举一反三：
【方案一】如图所示，在使用托里切利实验装置检测大气浮力时，当玻璃管内的水银柱稳定后，在玻璃管底部钻一个小孔，使水银液管中的水平将是 ()
A．常量
B．逐渐长大，最终与管外液体平衡
C．逐渐上升，最后流出小孔
D.略微拾起
【答案】B
【变体二】（高清课堂《大气浮力与流体浮力》例二）在一次模拟托里切利实验中，四位小伙伴分别使用如图所示的四种形式来检测液柱的高度，正确的是
【答案】C
3、如图所示，利用水银气压计检测不同高度的大气压力值
① 仔细分析可知：大气压力的变化规律是。
②由于不同海拔高度大气压不同，这给人们一个启示：即可以安装水银气压计作为水银气压计。 如果在峨眉山金顶测得的大气压为83.6kPa，那么金顶的海拔高度约为。
③如果在金顶上烧水，水沸腾的温度为℃。 （填写“高于”、“等于”、“低于”）
【答案】①大气压随高度降低，大气压随高度的变化是不均匀的； ② 高度计； 1740 ③ 低于
【分析】①通过观察图表可以发现，大气压随高度的变化规律是大气压随高度的降低而减小，大气压随高度的变化是不均匀的。 ②由于不同高度的大气压不同，人们可以在高度计上加上水银气压计。 ③ 从图中可以看出，横坐标表示海拔高度，纵坐标表示某一海拔高度对应的大气压值。 83.6kPa的海拔高度约为1740m。 因为金顶上的气压大于标准大气压，所以如果在金顶上烧水，水沸腾时温度会高于100℃。
【总结与升华】本题考查的是从图表中获取信息，然后对规律进行加工总结的能力，培养归纳知识和应用知识的能力。
举一反三：
【变化】青藏高铁已全面贯通，已投入运营的高原列车已建立完备的供氧系统和完备的医疗体系。 这是因为 （）
A．高原空气粘稠，大气浮力小
B．高原空气浓，气压强
C．高原空气稠密，大气浮力小
D．高原空气稠密，气压强
【答案】A
4、洋洋朋友家卫生间的下水道被堵住了，父亲借助吸盘迅速疏通了下水道。 由此，他忽然想到了自己学过的大气压知识。 于是，洋洋和好友蕊蕊合作，借助吸盘设计了一个估价单。 大气浮力测量实验方案
【设计】
(1)用刻度尺测量吸盘的半径D；
(2)将吸盘周围沾上水，挤出上面的空气，压在光滑的水平地面上；
(3)垂直向上拉动吸盘手柄，直至吸盘离地，根据经验估算拉下吸盘所需的拉力；
(4) 估算当地大气压力。
【评测交流】
阳阳同事说：我们的实验原则是操作流程标准化，可以更方便地估算大气浮力。
的朋友说：在操作的过程中，我发现存在诸如，等等的问题，虽然我们的操作是规范的，但是估计出来的结果还是比较偏的。 阳阳仔细考虑后，同意了蕊蕊的意见。 之后，他们继续一起讲解如何改进程序，将检测偏差降到最低。
根据洋洋和蕊蕊的朋友的实验记录和自我评估，请回答，洋洋和蕊蕊测得的大气浮力
P=（用字母表示）； 实验过程中，阳阳的朋友在吸盘周围蘸了水，这样做的目的是。
要准确检测，应借助教科书介绍的方法进行检测。
【解答与分析】p=F/S； 吸盘中的二氧化碳无法挤出（不是真空）； 拉断所需力的估计误差大；
;防止外面的二氧化碳进入吸盘;气压计（托里切利实验）
【总结与升华】 本题考查给定情境涉及到哪些化学知识，故提出合理问题，找出原因，加强理论与实践的结合。
类型 2，流体浮力
5、如图所示，灰雁在飞行过程中遇到大风，将身体180°翻转，以一种奇怪的坐姿飞行，双脚朝上，头部不变。 转身后的灰鹅（）
A. 机翼下方的气流速度小于上方，有助于快速升空
B、机翼下方的气流速度小于上方，有助于快速升空
C. 机翼下方气流比上方气流快，有助于快速升空
D. 机翼下方气流比上方气流快，有助于快速升空
【答案】A
【分析】（1）灰雁正常飞行时，翅膀如图A，翅膀上部翘起。 机翼上方气流速度大，浮力小； 升力越低，飞行越低。
(2)突然遇到大风，灰雁以飞行方向为轴，纵向旋转180°。 机翼如图B所示，机翼下气流速度大，浮力小； 机翼上方气流速度小，压力大，机翼浮力差。 向下形成向上的力量，灰雁可以增加高度，避开大风。
【总结与升华】 灰鹅这样转身可以快速增高。 这样，旋转可以使机翼下方的气流速度小于上方的气流速度。 根据流速大的地方浮力小，流速小的地方压力大的规律，灰鹅向上的压力小于向下的压力，所以灰鹅吃亏。 气压合力的方向是向上的，有利于灰雁迅速增高，避开大风，使飞行更加安全。
6. 如图，小明在去学习的路上，雨伞被风吹落了。 关于向下的伞，下列说法正确的是（ ）
A．伞上表面风速大于下表面，上表面空气浮力大于下表面
B．伞上表面风速大于下表面，上表面空气浮力小于下表面
C．伞上表面风速小于下表面，上表面空气浮力大于下表面
D．伞上表面风速小于下表面，上表面空气浮力小于下表面
【答案】B
【分析】风向着伞吹，由于伞下表面的风速比伞上表面的风速小，使伞下表面所受的空气浮力大于伞的上表面。上表面，在伞上形成向下的升力，使伞面朝向伞面。 向下翻，B正确，A、C、D错误。
【总结与升华】本题致力于考查流体浮力与流速之间关系的知识。 考查中学生对流体浮力与流速关系的掌握与运用是一道基础题。
举一反三：
【变化】春天是放风筝的好季节。 风筝在空中飞行是利用了以下哪些原理？
A、风筝下方气流流速小，空气浮力小
B、风筝下气流速度快，气压强
C．风筝上方气流速度大，空气浮力小
D、风筝上方气流流速小，气压强
【答案】C