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大气压常跟空气中所含的水蒸气的多少有关,因水蒸气比空气轻,因此,含水蒸气多的大气,气压低;含水蒸气少的大气,气压高。大气压跟高度有关,它随高度变化而变化,在海拔2000米内,每升高10米,大气压约降111Pa。
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3.课外阅读资料。
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首先发现并证明有大气压存在的科学家是谁?
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为了弄清这个问题,建议同学们阅读“托里拆利——市长为他打抱不平”的资料。同学们通过该资料的阅读,不仅知道托里拆利是伽利略的学生,同时还知道他是一个懂得感恩的人,在伽利略被监禁的时候,虽然无法为老师申冤,但他勇敢地站出来给老师生活上一些帮助。同学们通过该资料的阅读,还能了解到托里拆利是怎样想到用水银测量大气压的过程。知道在当时人们不信有大气压存在,并讥讽和嘲笑托里拆利的时候,为什么德国马德堡市的市长奥托·居里克站出来为托里拆利打抱不平,进而认识到真理往往掌握在少数人的手中,不会在众人的讥讽和嘲笑中而被淹没的道理。
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课外阅读资料
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托里拆利——市长为他打抱不平
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托里拆利(1608—1647)出生在贵族家庭,17、18岁就显示出他的数学才能。20岁由伯父带到罗马受教于当地闻名的数学家和水利工程师卡斯德利。恰好卡斯德利又是伽利略的学生。因托里拆利聪慧好学,很快就成了卡斯德利的私人秘书和得力助手。在卡斯德利的指导下研究伽利略的“两个世界的对话”,从而也成了伽利略的学生和“伽利略学说”的忠实捍卫者。在伽利略被监禁在家里且双目失明而无助的情况下,只有他和维维安尼两个人不断地给老师在生活上一些帮助。
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托里拆利(1608—1647)
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伽利略逝世后,托里拆利接任伽利略在佛罗伦萨大学做数学与物理教授,并被任命为宫廷首席数学家。从此,他开始有了点钱用于购置一些器材做实验,从事实验科学研究。在那个时代,大学里并没有实验室,教授们都是自费购买或自己加工制作仪器在家里进行实验研究,因此,家庭工作室也是他们的实验室。这说明那时的科学家、教授们都在自觉地追求自然的真谛。
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当时,在佛罗伦萨托卡纳大公属下的水泵制造商,试图要将水压到至少12米的高度。但是,历经多次试验都失败了,后来才发现10米是水被压高的极限。由此,托里拆利想到用水银来代替水(水银密度是水的13.6倍)。他把水银装进1米左右的玻璃管中,然后将装满水银的玻璃管倒置插入装有水银的盆里,发现水银下降到760毫米位置就不再下降了。
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于是,760毫米水银柱高,便成了人们规定的“一个标准大气压值”。后人把用这套实验装置进行的实验叫作“托里拆利实验”,而把管内留下的真空部分称作“托里拆利真空”。
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但是,当时有许多人都不相信有大气压,并讥讽和嘲笑托里拆利。然而远在德国的奥托·冯·居里克听到这件事之后,便重新将托里拆利实验再做一遍,认为托里拆利是完全正确的,跟着他又做了一个实验,将一只木桶内的空气抽空,结果“砰”的一声,桶被压碎了。于是,他决定要为托里拆利打抱不平。
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奥托·冯·居里克从小喜欢读书,热爱科学,他曾读过三所大学,知识面十分宽广,当地人都说他无所不通,无所不晓。他曾在军旅中从事机械研究,又在政界立足,成为德国马德堡市的市长。无论是在军旅,还是在政界,他都没有放弃对科学的探索。
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为了证明有大气压存在并为托里拆利打抱不平,他设计出著名的“马德堡半球实验”,将两个铜制的半球合在一起,抽去其内部的空气,在1654年5月8日那天,他以市长名义发出公告,要在马德堡市的市中心进行实验,引来了许多市民到场观看。先是用8匹大马,一边4匹对拉,4个马夫用鞭子使劲抽马,可怎么也拉不开铜球,接着又换成16匹大马,一边8匹对拉,8个马夫同样用鞭子使劲抽马,马和马夫均大汗淋漓,总算将两个铜制的半球拉开,这时全场沸腾起来。奥托·冯·居里克对在场的观众大声说:
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“女士们,先生们,市民们,你们现在该相信有大气压了吧,大气压大得惊人啊!”
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叩开学习物理的门与道 本章值得思考与探究的问题
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1.少林寺中有练出“一指禅”功夫的大师,假设练功大师的体重为600牛,请估算一下他在表演“一指禅”时,对地面产生的压强有多大?
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图8-2
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2.观察图8-2所示的皮沙发形状与结构,它可以自由旋转和伸长,通电能产生振动。请用学过的知识说明研制这样形状和结构、通电产生振动的沙发,给人们带来的方便和舒适。
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