資源簡介

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br/>證明大氣壓的存在。
實(shí)驗(yàn)器材
馬德堡半球模型。
實(shí)驗(yàn)原理
當(dāng)馬德堡半球中空氣抽出后，在外部大氣壓強(qiáng)作用下，球很難被拉開。
實(shí)驗(yàn)作用
1．落實(shí)“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”的教學(xué)理念。
2．感知大氣壓強(qiáng)的存在，培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力。
實(shí)驗(yàn)拓展
1．大氣壓強(qiáng)很大，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測量大氣壓強(qiáng)。
2．大氣壓的五種變化
（1）大氣壓隨地勢高低的變化
從微觀角度看，決定氣體壓強(qiáng)大小的因素主要有兩點(diǎn)：一是氣體的密度；二是氣體的熱力學(xué)溫度T。在地球表面隨地勢的升高，地球?qū)Υ髿鈱託怏w分子的引力逐漸減小，空氣分子的密度減小；同時(shí)大氣的溫度也降低。所以在地球表面，隨地勢高度的增加，大氣壓的數(shù)值是逐漸減小的。如果把大氣層的空氣看成理想氣體，我們可以推得近似反映大氣壓隨高度而變化的公式如下：
p=p0eμgh／RT
(μ為空氣的平均摩爾質(zhì)量，p0為地球表面處的大氣壓值，g為地球表面處的重力加速度，R為普適氣體恒量，T為大氣熱力學(xué)溫度，h為氣柱高度)
由上式我們可以看出，在不考慮大氣溫度變化這一次要因素的影響時(shí)，大氣壓值隨地理高度h的增加按指數(shù)規(guī)律減小，其函數(shù)圖象如圖所示。在2km以內(nèi)，大氣壓值可近似認(rèn)為隨地理高度的增加而線性減小；在2km以外，大氣壓值隨地理高度的增加而減小漸緩。所以過去在初中物理教材中有介紹：在海拔2千米以內(nèi)，可以近似地認(rèn)為每升高12米，大氣壓降低1毫米汞柱。
（2）大氣壓隨地理緯度的變化
地球表面大氣層里的成份，變化比較大的就是水汽。人們把含水汽比較多的空氣叫“濕空氣”，把含水汽較少的空氣叫“干空氣”。有些人直覺地認(rèn)為濕空氣比干空氣重，這是不正確的。干空氣的平均分子量為28.966，而水氣的分子量只有18.106，所以含有較多水汽的濕空氣的密度要比干空氣小。即在相同的物理?xiàng)l件下，干空氣的壓強(qiáng)比濕空氣的壓強(qiáng)大。
在地球表面，由赤道到兩極，隨地理緯度的增加，一方面由于地球的自轉(zhuǎn)和極地半徑的減小，地球?qū)Υ髿獾奈χ饾u增大，空氣密度增大；另一方面由于兩極地區(qū)溫度較低，所以空氣中的水汽較少，可近似看成干空氣，所以由赤道向兩極，隨地理緯度增加，大氣壓總的變化規(guī)律是逐漸增大(因氣候等因素影響，局部某處的大氣壓值變化可能不遵循這一規(guī)律)。
（3）大氣壓的日變化
對(duì)于同一地區(qū)，在一天之內(nèi)的不同時(shí)間，地面的大氣壓值也會(huì)有所不同，這叫大氣壓的日變化。一天中，地球表面的大氣壓有一個(gè)最高值和一個(gè)最低值。最高值出現(xiàn)在9～10時(shí)。最低值出現(xiàn)在15～16時(shí)。
導(dǎo)致大氣壓日變化的原因主要有三點(diǎn)。一是大氣的運(yùn)動(dòng)；二是大氣溫度的變化；三是大氣濕度的變化。
日出以后，地面開始積累熱量，同時(shí)地面將部分熱量輸送給大氣，大氣也不斷地積累熱量，其溫度升高濕度增大。當(dāng)溫度升高后，大氣逐漸向高空做上升輻散運(yùn)動(dòng)，在下午15～16時(shí)，大氣上升輻散運(yùn)動(dòng)的速度達(dá)最大值，同時(shí)大氣的濕度也達(dá)較大值，由于此二因素的影響，導(dǎo)致一天中此時(shí)的大氣壓最低。16時(shí)以后，大氣溫度逐漸降低，其濕度減小，向上的輻散運(yùn)動(dòng)減弱，大氣壓值開始升高；進(jìn)入夜晚；大氣變冷開始向地面輻合下降，在上午9～10時(shí)，大氣輻合下降壓縮到最大程度，空氣密度最大，此時(shí)的大氣壓是一天中的最高值。
（4）大氣壓的年變化
同一地區(qū)，在一年之中的不同時(shí)間其大氣壓的值也有所不同。這叫大氣壓的年變化。大氣壓的年變化，具體又分為三種類型，即大陸型、海洋型和高山型。其中海洋型大氣壓的年變化剛好與大陸型的相反。通常所說的“冬天的大氣壓比夏天高”，指的就是大陸型大氣壓的年變化規(guī)律。下面對(duì)此略做分析(另外兩種情況不做討論)。
由于大氣處于地球周圍一個(gè)開放沒有具體疆界的空間之內(nèi)，這就使它與密閉容器中的氣體有著很多區(qū)別。夏天，大陸中的氣溫比海洋上高，大氣的濕度也比較大(相對(duì)冬天而言)，這樣大陸上的空氣不斷向海洋上擴(kuò)散，導(dǎo)致其壓強(qiáng)減小。到了冬天，大陸上氣溫比海洋上低，大陸上的空氣濕度也較夏天小，這樣海洋上的空氣就向大陸上擴(kuò)散，使大陸上的氣壓升高。這就是大陸上冬天的大氣壓比夏天高的原因(大氣溫度也是影響大氣壓的一個(gè)因素，但在這里決定大氣壓變化的因素不是氣溫，而是大氣的流動(dòng)及大氣的密度)。
（5）大氣壓隨氣候的變化
大氣壓隨氣候變化的情況比較多，但最為典型的就是晴天與陰天大氣壓的變化。有句諺語叫“晴天的大氣壓比陰天高”，反映的就是大氣壓的這一變化規(guī)律。
通常情況下，地面不斷地向大氣中進(jìn)行長波有效輻射，同時(shí)大氣也在不斷地向地面進(jìn)行逆輻射。晴天，地面的熱量可以較為通暢地通過有效輻射和對(duì)流氣層的向上輻散運(yùn)動(dòng)向外輸運(yùn)。陰天時(shí)，云層減少了對(duì)流層大氣向外的輻散運(yùn)動(dòng)。云層這種保存地表和對(duì)液層熱量的作用稱為“溫室效應(yīng)”。這樣，陰天地區(qū)的大氣膨脹就比較厲害，從而導(dǎo)致陰天地區(qū)的大氣橫向向外擴(kuò)散，使空氣的密度減小，同時(shí)陰天地區(qū)大氣的濕度比較大，也使大氣的密度減小。因這兩個(gè)因素的影響，從而導(dǎo)致陰天的大氣壓比晴天的大氣壓低。
實(shí)驗(yàn)要求實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br/>1．知道汽油機(jī)的結(jié)構(gòu)及其工作原理。
2．知道汽油機(jī)工作的四個(gè)沖程。
實(shí)驗(yàn)器材
汽油機(jī)模型。
實(shí)驗(yàn)原理
熱機(jī)是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器，包括汽油機(jī)、柴油機(jī)、蒸汽機(jī)等。汽油機(jī)工作時(shí)，汽油在汽油機(jī)汽缸中燃燒，高溫高壓的燃?xì)馔苿?dòng)活塞做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。汽油機(jī)的四個(gè)沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。
1．汽油機(jī)構(gòu)造
進(jìn)氣門，排氣門，火花塞，氣缸，活塞，連桿，曲軸。
沖程：活塞從氣缸一端運(yùn)動(dòng)到另一端叫做一個(gè)沖程。
2．工作原理
吸氣沖程：
內(nèi)燃機(jī)的工作過程以一個(gè)循環(huán)為一個(gè)單元，一個(gè)循環(huán)又分為四個(gè)沖程。開始工作前，活塞位于氣缸上端，進(jìn)、排氣門均關(guān)閉。工作時(shí)，活塞由上向下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)氣門打開，排氣門仍關(guān)閉。由于缸內(nèi)體積增大，壓強(qiáng)減小，空氣和汽油的混合氣體被吸入氣缸。這是第一個(gè)沖程。
壓縮沖程：
活塞運(yùn)動(dòng)到最下端，就開始轉(zhuǎn)為向上運(yùn)動(dòng)。這時(shí)進(jìn)氣門、排氣門都關(guān)閉，混合氣體被強(qiáng)行壓縮，使氣體的溫度升高，壓強(qiáng)增大。這是第二個(gè)沖程。
做功沖程：
壓縮結(jié)束時(shí)雖然溫度較高，但未能達(dá)到燃料的燃點(diǎn)。在壓縮沖程結(jié)束的瞬間，火花塞產(chǎn)生電火花，使燃料猛烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓氣體，高溫高壓燃?xì)馔苿?dòng)活塞由上向下運(yùn)動(dòng)，通過連桿帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)了內(nèi)能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)化。這是第三個(gè)沖程。
排氣沖程：
做功沖程結(jié)束，活塞繼續(xù)由下向上運(yùn)動(dòng)，進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開，燃燒后的廢氣被活塞推出缸外。這是最后一個(gè)沖程。
此后，活塞又由上向下運(yùn)動(dòng)，從此進(jìn)入下一輪循環(huán)。
實(shí)驗(yàn)作用
1．了解熱機(jī)中能量的轉(zhuǎn)化。
2．掌握四沖程內(nèi)燃機(jī)的構(gòu)造和工作原理。
3．了解這些內(nèi)燃機(jī)在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用，感受到技術(shù)進(jìn)步在工業(yè)文明發(fā)展中的重要作用。
實(shí)驗(yàn)拓展
1．通過查找資料對(duì)比汽油機(jī)和柴油機(jī)異同。
2．讓學(xué)生查找資料了解蒸氣機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的基本原理及這些發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)生產(chǎn)力發(fā)展所起的作用。
實(shí)驗(yàn)要求

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