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。