九年級物理上冊《神奇的壓強》文字素材1 滬粵版

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1、神奇的壓強課程資源 1. 一些壓強值 事　　　物 壓強/Pa 一萬米高空（－50℃）的空氣壓強 8500米高山上（－40℃）的空氣壓強 履帶拖拉機對地面的壓強 坦克對地面的壓強 炊事用高壓鍋內的最大壓強 載重汽車輪胎內氣體壓強 汽水瓶內壓強 高溫高壓蒸汽鍋爐：400℃ 450℃時 510℃時 無縫鋼管能耐受的壓強 小汽車發(fā)動機汽缸內的壓強 高壓儲氣鋼瓶 氣體壓縮機 火車車輪與鋼軌之間的壓強 火車鋼軌與軌枕之間的壓強 火車軌枕與道床之間的壓強 石墨轉化為金剛石（高溫下加壓） 地球中心壓強 原子彈爆炸中心壓強 太陽中心壓強 熱核反應 0．2641

2、05 0．331105 約0．3105 約（0．4～0．5）105 （1．2～1．3）105 小于10105 可達到10105 30105 40105 101105 （80～800）105 100105 150105 可達5000105 （7000～9000）105 20105 （1．5～3）105 41010 大于3．641011 1014 1016 可達1016～1017 2. 三峽工程簡介 三峽工程全稱為長江三峽水利樞紐工程。1992年4月3日，七屆人大五次會議審議并通過了《關于興建長江三峽工程決議》。1994年12月14日，三峽工程在前期準

3、備的基礎上正式開工。 1 工期 三峽工程分三期，總工期17年。一期工程5年(1993――1997年)，除準備工程外，主要進行一期圍堰填筑，導流明渠開挖等。二期工程6年(1997―――2003年)，工程主要任務是修筑二期圍堰，左岸大壩的電站設施建設及機組安裝等。導流明渠截流是二期工程轉向三期工程建設的重要標志。三期工程6年(2003―――2009年)，本期進行的右岸大壩和電站的施工，并繼續(xù)完成全部機組安裝。屆時，三峽水庫將是一座長達600公里，最寬處達2000米，面積達10000平方公里，水面平靜的峽谷型水庫。 2 巨大效益 三峽工程是中國，也是世界上最大的水利樞紐工程，是治理和開發(fā)長江

4、的關鍵性骨干工程。它具有防洪、發(fā)電、航運等綜合效益。防洪興建三峽工程的首要目標是防洪，可有效地控制長江上游洪水。經三峽水庫調蓄，可使荊江河段防洪標準由現(xiàn)在的約10年一遇提高到100年一遇。發(fā)電三峽水電站總裝機容量1820萬千瓦，年平均發(fā)電量846.8億千瓦時。它將對華東、華中和華南地區(qū)的經濟發(fā)展和減少環(huán)境污染起到重大的作用。航運三峽水庫將顯著改善宜昌至重慶660公里的長江航道，萬噸級船隊可直達重慶港。航道單向年通過能力可由現(xiàn)在的約1000萬噸提高到5000萬噸，運輸成本可降低35-37%。 3 樞紐布置 樞紐主要建筑物由大壩、水電站、通航建筑物三大部分組成。大壩位于河床中部，即原主河槽部位

5、，兩側為電站壩段和非溢流壩段。水電站廠房位于兩側電站壩段之后。永久通航建筑物均布置于左岸。大壩大壩即攔河大壩為混凝土重力壩，壩軸線全長2309.47米，壩頂高程185米，最大壩高181米。設有23個泄洪深孔，底高程90米，深孔尺寸為79米，其主要作用是泄洪。電站壩段位于大壩兩側，設有電站進水口。樞紐最大泄洪能力可達102500立方米／秒。水電站水電站采用壩后式布置方案，共設有左、右兩組廠房。共安裝26臺水輪發(fā)電機組，機組單機額定容量70萬千瓦。通航建筑物通航建筑物包括永久船閘和升船機。永久船閘為雙線五級連續(xù)梯級船閘。單級閘室有效尺寸為280345米，可通過萬噸級船隊。升船機為單線一級垂直提升式

6、，一次可通過一條3000噸的客貨輪。承船廂運行時總重量為11800噸，采用全平衡鋼絲繩卷揚方式提升，總提升力為6000牛頓。 4 水淹范圍 三峽工程正常蓄水至175米時，三峽大壩前會形成一個世界上最大的水庫淹沒區(qū)―――三峽庫區(qū)。三峽水庫將淹沒陸地面積632平方公里，淹沒城市2座、縣城11座、集鎮(zhèn)116個，涉及到湖北省夷陵區(qū)、秭歸縣、興山縣、巴東縣和重慶市主城區(qū)及所轄的巫山縣、巫溪縣、奉節(jié)縣、云陽縣、萬州區(qū)、石柱縣、忠縣、開縣、豐都區(qū)、涪陵區(qū)、武隆縣、長壽縣、渝北區(qū)、巴南區(qū)、江津市等。其中秭歸、興山、巴東、巫山、奉節(jié)等9座縣城和55個集鎮(zhèn)全部淹沒或基本淹沒。 3. 潛水服 在清理河底、修

7、理船舶或水壩的水下部分以及打撈沉船的時候，人們不得不在各種深度的水下工作，為此而需要使用專門的潛水服。潛水服是用橡皮布制成的，使用時把它套在保溫服裝的外面。潛水服的上部用螺扣裝著一個帶厚玻璃小窗的頭盔（潛水帽）。潛水員的鞋底是鉛制的，而且他的胸部和背部還要戴上鉛制的配重，否則的話，他穿著潛水服就沉不到水下。通過軟管不停地把氧氣送入潛水帽內，供潛水員呼吸，但是軟管限制了潛水員在水下的行動自由和活動范圍。潛水員可以自己攜帶貯在堅固的鋼瓶中的壓縮氧氣，潛入到不超過90m 的深度，這種裝備叫做水中呼吸器，游泳運動員也可使用。 （1）干式潛水服：該潛水服的帽子、衣服、褲子連成一體，背后裝有水密拉鏈，使

8、用方便，水密性好。頭部后面有手動排氣閥，可調節(jié)潛水服內的存氣量，保持潛水員在水下所受浮力穩(wěn)定，以便潛水員順利下沉、上升和作業(yè)。由于潛水員身體與水隔絕，潛水服內還可以穿著保暖內衣，故保暖性能優(yōu)良，適合水溫較低的潛水作業(yè)，最大使用深度40m。 （2）熱水潛水服：該潛水服上衣與褲子連為一體，配有海綿手套和軟底靴。設有拉鏈，方便穿著。腰部右側安裝有進排水閥。在水面時，熱水機將水加熱到一定溫度，然后經“臍帶”輸入至潛水服中，由進排水閥調節(jié)流量后，熱水通過衣服內部的開孔軟管流經潛水員的軀干和四肢部分，釋放熱量后由手、足及頭部的軟管端口直接排入環(huán)境水中。該潛水服適用于深度小于300m、溫度在1.7℃以上的

9、水域環(huán)境潛水作業(yè)。 4. 驗證大氣壓強存在的實驗 甲 乙 丙 圖1 通過簡單易行的小實驗，可以有效地幫助學生感受大氣壓的存在。類似的實驗有很多，這里再補充一個實驗。如圖1甲所示，將裝滿水的飲料瓶倒過來浸沒于水中，去掉瓶蓋，抓住瓶底部向上提，會發(fā)現(xiàn)在瓶口未離開水面之前，瓶里始終始終充滿水，如圖乙所示。如果在瓶底鉆一個小孔，重做上面的實驗，會發(fā)現(xiàn)瓶中的水面與瓶外水面始終相平，如圖丙所示。原因就是因為第一次瓶里無大氣壓，瓶外有大氣壓；第二次瓶內、瓶外均有大氣壓，此時學生就會確信大氣壓確實存在。 5. 人與大氣壓 人與大氣有著不可分離的密切關系，這不僅是由

10、于人的呼吸和調節(jié)體溫需要大氣，大氣對于人體還有一種不易被人察覺的作用——大氣的壓力。一名優(yōu)秀的游泳運動員，在幾分鐘內不呼吸不成問題，但如果沒有大氣壓力，恐怕連幾秒鐘也生存不了。 1個標準大氣壓是1.013105Pa。一個成年人的人體表面總共要受到大約1.2105～1.5105N的大氣壓力。但是由于人體內部也有同樣大小的壓強與之抵消，所以人體才感覺不到那么大的壓力。 就拿呼吸來說，當吸氣時，通過膈神經使胸腔和腹腔之間的橫膈肌肉收縮，胸腔容積擴大，肺氣泡也跟著擴大，使其中的氣壓下降，并低于外部大氣壓，于是外界空氣在大氣壓的作用下，從鼻孔和嘴流進肺部，進入肺氣泡；呼氣的情況下正好相反，由于胸腔容

11、積縮小，肺內空氣收縮，內部壓強大于外部，氣體便從肺里呼出來。 在雷雨之前，由于氣壓的下降，人們常會出現(xiàn)胸悶、頭昏和情緒煩躁癥狀。 另外，在人的股骨和髖骨之間有一個沒有大氣的空腔，空腔內不存在向外的作用力，于是股骨就靠外部大氣壓緊緊地壓在身體上，使我們抬起腿走路不覺得費力，行走自如。 6. 高原反應 高原反應即急性高原病，是人到達一定海拔高度后，身體為適應因海拔高度而造成的氣壓差、含氧量少、空氣干燥等的變化，而產生的自然生理反應，海拔高度一般達到2700米左右時，就會有高原反應。高原反應的癥狀一般表現(xiàn)為：頭痛、氣短、胸悶、厭食、微燒、頭昏、乏力等。部分人因含氧量少而出現(xiàn)：嘴唇和指尖發(fā)紫、

12、嗜睡、精神亢奮、睡不著覺等不同的表現(xiàn)。部分人因空氣干燥而出現(xiàn)：皮膚粗糙、嘴唇干裂、鼻孔出血或積血塊等。 如何避免或減輕高原反應？ 大部分人初到高原，都有或輕或重的高原反應，一般什么樣的人會有高原反應沒有規(guī)律可循，避免或減輕高原反應的最好方法是保持良好的心態(tài)面對它，許多的反應癥狀都是心理作用或由心理作用而引起的，比如：對高原有恐懼心理，缺乏思想準備和戰(zhàn)勝高原決心的人，出現(xiàn)高原反應的機會就多。建議初到高原地區(qū)，不可疾速行走，更不能跑步或奔跑，也不能做體力勞動，不可暴飲暴食，以免加重消化器官負擔，不要飲酒和吸煙，多食蔬菜和水果等富有維他命的食品，適量飲水，注意保暖，少洗澡以避免受涼感冒和消耗體力

13、。不要一開始就吸氧，盡量要自身適應它，否則，你可能在高原永遠都離不開吸氧了（依賴性非常強）。 您也可服用一些緩解高原反應的藥品，如高原安（至少提前1-2天服用，到達高原后繼續(xù)服用3-5天）、西洋參含片、諾迪康膠囊（對緩解極度疲勞很有用）、百服寧（控制高原反應引起的頭痛）、西洋參（對緩解極度疲勞很有用）、速效救心丸(不可多服)、丹參丸（治療心血管）、葡萄糖液等等。對于高原適應力強的人，一般高原反應癥狀在1-3天內可以消除，適應力弱的需3-7天。如果您能適應酥油茶的味道，您也可以多喝一些酥油茶，對緩解高原反應也有一定的作用。 7. 高壓鍋 液體的沸點隨液體表面的氣壓升高而升高，高壓鍋就是應用

14、這一原理制成的。 （1）高壓鍋內液體沸騰時，鍋內氣壓大約是多少？鍋內沸點大約是多少？ 以鍋蓋直徑為24cm的高壓鍋為例，限壓閥質量為96.5g，噴氣孔直徑為3.5mm，則鍋內壓強約為2atm，這時鍋內水的沸點約120℃。 （2）當高壓鍋開始噴氣時，鍋蓋內外受到的壓力差是多少？ 鍋蓋的直徑為24cm，鍋蓋內外受到的壓力差是 F=PS=21.013105Pa3.14(0.12m)1≈4445N 這大約相當于450kg物體受到的重力，因此使用高壓鍋時必須十分小心，高壓鍋爆炸的威力不亞于一顆小型手榴彈。 （3）使用高壓鍋時，能不能將重物壓在限壓閥上？ 高壓鍋內氣體壓強是由限壓閥的重力控

15、制的，如果增加限壓閥的重力，鍋內氣壓隨之增加，沸點隨之提高。這樣很容易造成高壓鍋爆炸，所以要嚴禁這一做法。 （4）用高壓鍋煮湯，怎樣才能快速、安全地打開鍋蓋？ 用高壓鍋煮湯后，若突然打開鍋蓋，鍋內氣壓突然降至1個大氣壓，沸點降至100℃，大量的水會突然汽化而急劇沸騰，大量的高壓汽、湯會噴涌而出，極易造成燙傷事故。因此，要快速、安全地打開鍋蓋，必需先有一個冷卻了過程。有兩種冷卻方法：第一種方法是把高壓鍋放在水中冷卻，第二種方法是往鍋蓋上不斷淋冷水。 相比較，第二種方法更好。使用第一種方法，最先冷卻的是鍋的下部，并且是鍋內下部的液體。雖然由于傳導其他部位也隨之冷卻，但冷的液體密度增大而下降，

16、下冷上熱，使液體對流難以進行，這樣冷卻效果不明顯，需用時間長。而使用第二種方法，冷水淋在120℃的鍋蓋上立即汽化，汽化會吸收大量的熱，同時不僅由于傳導使其他部位冷卻，而且從上面冷卻使蒸汽和液體的對流順利進行。 8. 航天服 航天服是保障宇航員的生命活動和工作能力的個人密閉裝備。它能防護空間各種環(huán)境因素（低壓或真空、缺氧或無氧、高低溫、太陽輻射、微流星體等）對人體的危害。在太空真空環(huán)境里，人體血液中含的氧氣會變成氣體，使體積膨脹。如人不穿加壓、氣密的航天服，則會因體內外的壓強差懸殊而發(fā)生生命危險。航天服是在飛行員密閉服（或稱全壓服）的基礎上發(fā)展起來的多功能服裝。60年代初期，航天員穿用的艙內

17、航天服，結構簡單。此后逐步向艙外用航天服發(fā)展?，F(xiàn)代新型航天服具有液冷降溫結構，可供航天員出艙活動或登月考察。70年代研制成功全活動型航天服，在高值加壓下仍具有最佳活動性能，不需要吸氧排氣，航天員就可由座艙直接進入宇宙空間。航天服由頭盔、服裝、手套和靴子組成。 1 頭盔：分面窗型和全透明型。前者由盔殼、通風襯墊、面窗與開關機構、進食嘴與頸圈組成；后者由聚碳酸酯制成頭型整體，容積大、視野廣、氣密性好，但比較重。二者均通過頸圈與服裝連接。面窗在平時可隨意啟閉，緊急時可在數(shù)秒鐘內自動或手動關鎖。全透明頭盔平時不戴，緊急時迅速戴上。艙外活動時，另有防護罩，以防護高低溫和微流星體。防光玻璃能保護視網膜免

18、受從紫外至紅外波段的電磁波傷害。 2 服裝：艙外用的航天服由外罩、真空隔熱屏蔽層、氣密限制層、通風結構和組成。　外罩具有保護氣密限制層、防火、防微流星體和防太陽輻射的功能真空隔熱屏蔽層用于防護過熱或過冷的侵襲。月球表面晝間溫度為+130，夜間為-160。登月服必須具備良好的真空隔熱屏蔽層。它由7～8層屏蔽板組成，板間抽真空，減少傳熱。屏蔽板用金屬箔片或表面鍍鋁塑料薄膜制成。氣密限制層用于使服裝內保持規(guī)定的大氣環(huán)境，保護航天員免受真空環(huán)境的危害。限制層是承壓結構，選用強度高、伸長率低、漏氣量小的特制材料（如膠布）制成。通風結構和液冷服用以排除多余的熱量、水汽、二氧化碳等廢氣，確保航天員吸入新鮮

19、空氣（或氧氣）。服裝內部有通風管道，具有一定溫度、濕度和速度的氣體由管道中通過，調節(jié)服裝內氣溫。 3 手套：手指血液循環(huán)差，散熱面積大、汗腺分布密度大，因此要求手套具有良好的通風和隔熱保暖性能。處在加壓狀態(tài)的手套，其指端必須與航天員手指緊配，以保證手指靈活動作。 4 靴子：腳趾與手指的生理特點相似，但無活動要求。靴子通常有 3種類型：靴子與服裝氣密限制層連成整體；靴子與服裝通過斷接器連接；穿在服裝氣密限制層外面的套靴。 9. 高壓氧艙 高壓氧治療是醫(yī)學領域的一個新進展，作為一種特殊的治療手段，在國內外愈來愈廣泛地被臨床應用。高壓氧療法是將病人置于高壓環(huán)境中（高壓氧艙內）吸氧以治療疾病的

20、方法。高壓氧的臨床應用已相當廣泛，涉及內、外、婦、兒、五官、皮膚等幾乎所有的臨床學科。實踐證明，高壓氧治療對某些疾病，如一氧化碳中毒、厭氧菌感染性疾病、潛水減壓病、空氣栓塞癥、組織缺血缺氧性疾病、顱腦損傷和多種外傷及其后遺癥、腦血管疾病等具有顯著的療效。 高壓氧能夠治療疾病主要機理是高壓氧可提高血氧張力、增加血氧含量，使組織內氧含量和儲氧量相應增加。血氧彌散及組織內氧的有效彌散距離亦增加，可有效地改善機體缺氧狀態(tài)，治療因缺氧所導致的一系列疾病如一氧化碳中毒、急性腦缺氧等。高壓氧對血管有收縮作用，故可減少血管滲出，改善各種水腫，如腦水腫、肺水腫、肢體腫脹、創(chuàng)面滲出等。高壓氧可促使側枝循環(huán)的建立

21、。高壓氧對厭氧菌的生長繁殖，有明顯的抑制作用，故對氣性壞疽等厭氧菌感染性疾病有良好療效。高壓氧對進入人體內的氣泡有壓縮作用，故對于減壓病、氣栓癥等有特殊效果。此外高壓氧還可與放療和化療起協(xié)同作用，增強放療和化療對惡性腫瘤的療效。 高壓氧治療時，一般分三個階段進行： ①加壓：用壓縮氣體（空氣或氧氣）輸入高壓氧艙內，使艙內壓強由常壓達到治療所需壓強的過程。單人純氧艙直接用高壓氧氣加壓，大中小型空氣艙以壓縮空氣加壓，一般治療壓強為2－2.5atm。 ②穩(wěn)壓：當艙內壓強升至治療所需的壓強時，立即停止升壓，保持穩(wěn)定。患者在這段時間內戴面罩呼吸，吸入純氧，而單人純氧艙內患者直接吸艙內氧氣。這段高壓下

22、穩(wěn)定的時間，一般持續(xù)60—90min左右。 ③減壓：高壓氧治療結束后，要按一定速度排氣降壓直到常壓，然后方可出艙。這段時間大約為20—30min。一般治療全程時間大約為100—120min，10日為一個療程，具體治療方案會根據(jù)疾病狀況而有所不同。 10. 物理學家 （1）帕斯卡（1623-1662） 帕斯卡是法國物理學家，1623年6月19日生于法國克萊蒙費朗城，1662年8月19日逝世于巴黎，享年39歲。 帕斯卡在物理學方面的主要貢獻是：對流體靜力學和大氣壓強的研究。 帕斯卡進行了“流行平衡”的研究，并于1653年寫成了論文《論流體的平衡》。在這篇論文中他闡明了著名的帕斯卡定律：

23、加在密閉液體上的壓強能夠大小不變地向各個方向傳遞。液壓機就是根據(jù)這個道理制成的。 托里拆利實驗的信息傳到法國后，引起了帕斯卡的極大興趣，在1646年10月，他重復了托里拆利的實驗，獲得了成功。1646～1647年，他準備了幾根長約12m的各種形狀的玻璃管，把它們固定在船桅上，分別用水和葡萄酒做實驗，帕斯卡根據(jù)這次實驗的結果，在1647年10月出版的《關于真空的新實驗》一書中指出，管內出現(xiàn)的空隙確實是真空。 帕斯卡還做過大氣壓隨高度變化和虹吸現(xiàn)象的實驗。1648年9月19日，帕斯卡讓他的內弟佩里埃把氣壓計帶到克萊蒙附近高約1000m的多姆山，在山上進行實驗，發(fā)現(xiàn)大氣壓隨高度的增加而減小（山頂

24、比山腳的水銀柱高度低8.5cm）。他自己也在巴黎的圣杰克塔頂做過同樣的實驗，帕斯卡把真空存在的論證和大氣壓強聯(lián)系起來，進而把兩者放在更為一般的“流體平衡”的理論中來加以全面闡述，說山頂實驗使他“親眼看到了自然界中最輕的流體”。 帕斯卡還發(fā)明了注射器，改良了托里拆利的氣壓計，創(chuàng)造了水壓機。帕斯卡還是一位數(shù)學家，對文學也極有造詣。 （2）奧托格里克（1602-1686） 奧托格里克是德國物理學家、工程師、自然哲學家。1602年11月20日生于馬德堡。 格里克愛好科學實驗，開始先從事大氣壓的研究。1650年發(fā)明了真空泵，利用真空泵做過許多有趣的實驗。他把鐘放到一個大玻璃罩內，當慢慢抽出罩內空

25、氣時，鐘聲逐漸變??；如果停止抽氣，讓空氣重新進入玻璃罩內，又可以聽得到鐘聲。他還發(fā)現(xiàn)真空罩內蠟燭會熄滅，鳥兒難以生存。最著名的是1654年進行的馬德堡半球實驗。他制造了兩個直徑36cm的銅半球，每個半球上鑄有銅環(huán)，其中一個半球上裝有可供抽氣的帶活塞的開關，他將兩個半球合在一起，然后將球中的空氣抽去。這時，周圍的大氣緊緊地把兩個半球壓在一起。他讓人在銅球的兩個環(huán)上各用八匹強壯的馬來拉，才把銅球拉開。 繼吉爾伯特之后，格里克還做了摩擦起電實驗。1660年，他把熔化了的硫磺灌進一個空心玻璃球里，使它凝固成一個小小的硫磺球，將球放在木盤中滾動，由于摩擦而使硫磺球帶電。當其他東西與硫磺球接觸的瞬間，

26、便會產生電火花。為了增加所帶的電荷量，1663年格里克將硫磺球做大，并在球下面安一根棍，用手舉著硫磺球操作。1672年，他又做了改進，把更大的硫磺球裝在一個軸上，用架子架起來，用搖把使硫磺球旋轉，用手或布接觸球體，就通過摩擦使硫磺球帶上更多的電荷，這在當時可算得上一臺比較完善的摩擦起電機了。 1686年5月11日，奧托格里克在漢堡逝世。 （3）托里拆利（1608-1647） 托里拆利是意大利物理學家、數(shù)學家。1608年10月15日生于法恩扎的貴族家庭。 托里拆利在物理學中的主要貢獻是設計有名的托里拆利實驗，證明真空的存在，發(fā)現(xiàn)了大氣壓強，發(fā)明了氣壓計。 17世紀初，許多學者認為水位在

27、筒內之所以會升高是由于“自然害怕真空”。后來，人們在利用抽氣機抽深礦坑中的水時，發(fā)現(xiàn)水只能吸到大約10m的高度，托里拆利研究了這一問題。他和維維安尼用水泵提升各種液體進行實驗，發(fā)現(xiàn)提升液體的高度取決于液體的密度。1643年，他們做了一個著名的實驗：在長約1m、一端封閉的玻璃管內裝滿水銀，用手指封住管口而將管倒立于水銀槽內，然后，放開手指，發(fā)現(xiàn)管中水銀并不全部流入水銀槽中，管中水銀面降到76cm左右，就不再下降了。托里拆利認為和管內水銀柱相平衡的力是管外空氣的壓力，這個實驗證明了自然界是可以存在真空的。 托里拆利還對流體力學進行了研究，發(fā)現(xiàn)水從容器底部小孔流出的速度是和小孔上方水面高度的平方根成正比，而不是與水面的高度成正比，從而糾正了他的導師卡斯特里的錯誤。此外，托里拆利對擺線、圓錐曲線等也進行了深入的研究。1647年10月25日托里拆利在佛羅倫薩逝世。 - 7 -