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2. 大气压的单位

大气压强的测量与应用 · 初二
先确认一下:这一关能不能学
先会这个
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 大气压强的国际单位是帕斯卡(Pa),常用单位有标准大气压(atm)和毫米汞柱(mmHg)。

从哪来 建立在“压强概念”之上,即压强是表示压力作用效果的物理量,其国际单位为帕斯卡。

为什么 压强定义为单位面积上受到的压力($p=F/S$)。大气压是空气对物体表面产生的压强,因此其本质就是压强,必须使用压强的单位来度量。为了便于理解和比较,历史上托里拆利实验确定了标准大气压的数值,从而引入了毫米汞柱这一专用单位。

类比法
适合形象思维强、抽象概念理解困难的学生。 就像“米”是长度的单位,“千克”是质量的单位一样,“帕斯卡”是压强的单位。大气压虽然看不见,但它像手按在桌面上一样有力,这个力的大小用“帕斯卡”来衡量。1帕斯卡很小,相当于1牛顿的力均匀作用在1平方米的面积上。
实验溯源法
适合逻辑性强、喜欢探究原理的学生。 回顾托里拆利实验,玻璃管内外水银面高度差为760mm。根据液体压强公式 $p=\rho gh$,计算出 $p \approx 1.013 \times 10^5$ Pa。因为760mm水银柱产生的压强恰好等于标准大气压,所以规定760mmHg(毫米汞柱)为大气压的常用单位,且 $1 \text{ atm} = 760 \text{ mmHg} = 1.013 \times 10^5 \text{ Pa}$。
生活感知法
适合对物理与生活联系敏感、缺乏量感的学生。 1个标准大气压大约相当于100000帕。想象一下,你的手掌面积约为0.01平方米,那么大气压作用在你手掌上的力约为1000牛顿,相当于托起100公斤物体的力!虽然力很大,但因为手掌内外都有大气压,相互抵消,所以我们感觉不到。单位“帕”虽然小,但大气压的数值很大,所以常用“千帕(kPa)”或“标准大气压(atm)”来表示。
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练一道
基础题
某地大气压为 $0.95 \times 10^5$ Pa,请将其换算成千帕(kPa)和毫米汞柱(mmHg)。(已知 $1 \text{ atm} = 760 \text{ mmHg} = 1.013 \times 10^5 \text{ Pa}$)
变式
在托里拆利实验中,若将玻璃管倾斜,水银柱的竖直高度不变,但长度变长。请问此时测量出的大气压数值(以mmHg为单位)是否变化?为什么?
试试手自己判
检测题
某同学用托里拆利装置测量大气压,测得水银柱竖直高度为750mm。请问: (1) 该地大气压是多少毫米汞柱? (2) 若该同学误将玻璃管倾斜,读出水银柱长度为780mm,此时他记录的大气压数值应为多少?
看答案和判分标准
答案:(1) 750 mmHg (2) 750 mmHg
判对标准:
- 第(1)问:直接读出竖直高度数值并加上单位mmHg,得1分。
- 第(2)问:明确指出应读取竖直高度而非长度,数值仍为750mmHg,得1分。若回答780mmHg,则判错,说明未理解托里拆利实验原理及单位定义的物理意义。
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