大气压力--马德堡半球
马德堡半球实验的原理

马德堡半球实验的原理马德堡半球实验是由德国物理学家奥托·冯·瓦西里发明的一种经典物理实验,旨在展示气体的压力和大气压力之间的关系。
该实验使用了两个相互吻合的半球,将它们在真空中紧密封闭在一起,并通过抽气泵将内部空气抽出,从而形成一个真空密闭的空间。
这样,两个半球之间就会产生一个极为强大的真空密封,使得两个半球无法被分开。
实验原理主要是基于气体压力的概念。
根据气体的基本原理,气体会在容器内均匀地填充所有可用的空间,并且气体分子会不断地在容器内碰撞并产生压力。
当两个半球被封闭在一起并且内部的空气被抽出时,内外两侧的气体压力会失衡。
由于外部大气压力远远高于内部的真空压力,导致两个半球之间会产生一个极为强大的压力差,使得两个半球无法被分开。
这一实验生动地展示了气体的压力和大气压力之间的关系。
在这个实验中,大气压力的巨大力量被有效地利用,使得两个半球之间产生了一个稳固的真空密封,从而阻止了它们被分开的可能性。
这个实验不仅仅是一种展示物理原理的教学工具,更是一种引人入胜的科学探索过程。
通过马德堡半球实验,我们可以更好地理解气体的性质和压力的本质。
这个实验不仅仅是为了展示物理原理,更是为了引发人们对自然界奥秘的思考和探索。
气体的压力与大气压力之间微妙的关系,正是这一实验展示的重点,通过这个实验,我们可以更加深入地理解大气压力对物体的影响,并且更好地认识到我们周围世界的不可思议之处。
总的来说,马德堡半球实验的原理在于利用气体压力和大气压力之间的关系,通过真空密封的方式展示了这一原理。
这个实验生动地展示了物理学中的一些基本概念,同时也引发了人们对自然界奥秘的思考和探索。
通过这个实验,我们可以更好地认识到气体的压力和大气压力之间微妙的关系,从而更好地理解我们周围世界的奥秘与美妙。
科学创新课程第3课:大气压力实验-制作马德堡半球装置

说一说 大气压力在生活中有哪些运用?
猜一猜 哪个图片拉注射器用的力最大?
图1
图2
图3
验一验
当注射器拉杆往外拉时,注射器内空 气的体积阻力越来越大,用的力也越 来越大。
阅读 说说你们的发现?
两个黄铜半球被抽空,球内形成真空, 大气把两个半球紧紧地压在一起。 1654年时,马德堡市进行的一项科 学实验,目的是为了证明大气压的 存在。
动手制作 马德堡半球装置
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科学原理 马德堡半球为什么会拉不开?
抽气前,球的外部大气压力与内部大气压 力是一样的。但抽气后,球内部趋向于真 空,球的外部压力远远大于其内部压力, 就好像大气压“压”住了两个半球,所以 这两个半球必须用较大的力才能拉开。
教学重点:知道生活中存在着大气压力
教学难点:知道生活中存在着大气压力
大气压力
——制作马德堡半球装置
说个宝,道个宝, 万物生存离不了,在你 身边看不见,越往高处它越 少。
想一想 物品有重力,空气有重力吗?
试一试
吸 盘为什么难 拉 开 ?
做一做
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
实验要求
填一填
小豚语录:挤压吸盘,排走吸盘内 的空气,吸盘可以吸在物体表面。 物体表面越光滑,吸盘吸得越牢固。
第一次:8匹大马,铜球原封不动; 第二次:16匹大马,铜球分开两半。
读一读 “阅读”小短文,说说你们的发现?
马德堡半球实验 1654年5月8日,马德堡市长格里克和其助 手把两个铜半球合在一起,抽出里面的空气使 球内形成真空,然后在球的两边各拴4匹马, 往相反方向拉两个半球,铜球原封不动。最后 ,共用了16匹马拼命挣扎才把两个半球拉开 。而如果把铜半球上的阀门打开,让空气进入 球体,只需轻轻一拉,球就开了。这就是著名 的“马德保”半球实验。它不仅证明了大气有 压力,而且“力量”很惊人。
大气压对马德堡半球的压力计算

大气压对马德堡半球的压力计算一、概述1. 大气压是指大气对地球表面单位面积的压力,是大气运动的一种表现形式,具有重要的气象学和物理学意义。
2. 马德堡半球是由卡宾德尔和奥特发明出来的一种演示大气压力的装置,具有很高的教学和科研价值。
二、大气压的定义1. 大气压(Atmospheric pressure)是指大气对于单位面积的压力,通常用帕斯卡(Pascal)作为单位,符号为Pa。
2. 标准大气压是指在海平面上的大气压强,其数值为xxxPa。
在海拔不同的地方,大气压值会有所不同。
三、马德堡半球的原理1. 马德堡半球由两个铸铁半球组成,通过抽空内部空气,使得两个半球无法被社保分离。
2. 当两个半球被抽空后,外部大气压力将对半球构成一个压力差,导致无法分开。
四、大气压对马德堡半球的压力计算1. 根据帕斯卡原理,大气压力可以用公式P=F/A来计算,其中P代表压力,F代表受力,A代表受力面积。
2. 在马德堡半球的实验中,受力面积A即为两个半球的内表面积之和,受力F即为大气对半球所施加的压力。
3. 可以通过大气压力、半球内表面积等参数的测量,来计算大气压对马德堡半球的压力。
五、实验步骤1. 确定所使用的马德堡半球的内表面积S。
2. 利用压力计或其他测压仪器,测量当前位置的大气压力P。
3. 将测量所得的数值代入公式P=F/A中,求得大气压对马德堡半球的压力。
六、实验数据处理1. 实验进行中可能还需要考虑下列因素对实验结果的影响:a. 温度:由于气温的变化会导致大气压力的改变,因此需要对温度进行补偿。
b. 测量精度:测量仪器的精度对实验结果也会产生一定的影响。
2. 基于以上因素,对实验数据进行处理,确定最终的大气压对马德堡半球的压力值。
七、实验结果分析1. 将实验数据进行比对分析,计算大气压对马德堡半球的压力值,并与实际标准值进行比较。
2. 分析实验结果与实际值的偏差,找出可能的原因,并提出改进实验方法的建议。
马德堡半球实验

证明大气压的存在。
实验器材马德堡半球模型。
实验原理当马德堡半球中空气抽出后,在外部大气压强作用下,球很难被拉开。
实验作用1.落实“从生活走向物理,从物理走向社会”的教学理念。
2.感知大气压强的存在,培养学生抽象思维能力。
实验拓展1.大气压强很大,设计实验测量大气压强。
2.大气压的五种变化(1)大气压随地势高低的变化从微观角度看,决定气体压强大小的因素主要有两点:一是气体的密度;二是气体的热力学温度T。
在地球表面随地势的升高,地球对大气层气体分子的引力逐渐减小,空气分子的密度减小;同时大气的温度也降低。
所以在地球表面,随地势高度的增加,大气压的数值是逐渐减小的。
如果把大气层的空气看成理想气体,我们可以推得近似反映大气压随高度而变化的公式如下:(μ为空气的平均摩尔质量,p0为地球表面处的大气压值,g为地球表面处的重力加速度,R为普适气体恒量,T为大气热力学温度,h为气柱高度)由上式我们可以看出,在不考虑大气温度变化这一次要因素的影响时,大气压值随地理高度h的增加按指数规律减小,其函数图象如图所示。
在2km以内,大气压值可近似认为随地理高度的增加而线性减小;在2km以外,大气压值随地理高度的增加而减小渐缓。
所以过去在初中物理教材中有介绍:在海拔2千米以内,可以近似地认为每升高12米,大气压降低1毫米汞柱。
(2)大气压随地理纬度的变化地球表面大气层里的成份,变化比较大的就是水汽。
人们把含水汽比较多的空气叫“湿空气”,把含水汽较少的空气叫“干空气”。
有些人直觉地认为湿空气比干空气重,这是不正确的。
干空气的平均分子量为28.966,而水气的分子量只有18.106,所以含有较多水汽的湿空气的密度要比干空气小。
即在相同的物理条件下,干空气的压强比湿空气的压强大。
在地球表面,由赤道到两极,随地理纬度的增加,一方面由于地球的自转和极地半径的减小,地球对大气的吸引力逐渐增大,空气密度增大;另一方面由于两极地区温度较低,所以空气中的水汽较少,可近似看成干空气,所以由赤道向两极,随地理纬度增加,大气压总的变化规律是逐渐增大(因气候等因素影响,局部某处的大气压值变化可能不遵循这一规律)。
马德堡半球实验中大气压力的计算

马德堡半球实验中大气压力的计算作者:罗铁来源:《物理教学探讨》2006年第21期在马德堡半球实验中,将直径为30多厘米的两个铜制空心半球合在一起,用抽气机抽出其中的空气,用了十六匹马才艰难地将二半球拉开。
可见大气压作用在二半球上的压力是非常大的。
有很多学生常常想计算出这个压力究竟有多大?而半球外表面所受大气压力的合力的求法要用到高等数学知识,所以在中学阶段不能直接去求,有很多资料采用了一种等效的解决方案,那就是利用直径与半球直径相等的圆盘来代替半球如图1所示,即认为每一圆盘外表面上受到的大气压力与一半球外表面受到的大气压力的合力相等,如果这种处理方案合理的话,这就大大简化了对拉开马德堡半球用力大小的计算,下面笔者就从理论上来探讨一下这种等效处理是否合理。
问题如图2,设将二半球合在一起,形成球形,置于O—XYZ空间直角坐标系中(图中坐标系的Z轴垂直纸面向外),球心与坐标系原点O重合,二半球的交接面恰在Y轴和Z轴相交而成的平面上,假设将二半球拉开所加的外力F外作用在二半球与X轴的二交点A、B上,且分别沿X轴的正方向和负方向。
分析在一半球面上任取一面积元ds受到的大气压力为dF=Pds(P表示大气压),其方向沿半径指向球心,该力相对于拉开马德堡半球的外力F外来说,只有dF沿X轴方向的分力才形成阻力,而由于几何对称性,沿Y轴和Z轴方向的分力会与该半球面上关于X轴位置对称的面积元上受到的大气压力沿Y轴和Z轴方向的分力相抵消(注意:dF沿X轴的分力大小为dFx=dFcosφ,其中φ表示面积元dS所受指向球心的大气压力与X轴的夹角),所以每一半球球面上受到的大气压力的合力一定是沿着X轴方向的,因此只需要研究一半球球面上各面积元受大气压力沿X轴方向的分力并对其求和,即为该半球外表面上所受大气压力的合力。
解(1)右半球外表面受大气压力的合力如图2,在右半球球面上,以X轴为对称轴,取一微圆环带,带宽dI=Rda(R表示半球的半径,a表示微圆环带上一点和原点的连线与X轴的夹角),微圆环带所在圆环的半径应为r=Rsina,则微圆环的周长为2πRsina,故微圆环带的面积为ds=2πRsinadI=2πR2sinada,该微圆环带受到的压力dF=Pds=2πR2Psinada,该微圆环带受到的压力dF沿X轴方向的分量为:dFx=dFco sa=2πR2Psinacosada。
马德堡半球

“大气压力”这么强大 为什么我们没有感受到呢?
压强相等 抵消掉了
生活中的大气压力现象
拔罐
生活中的大气压力现象
吸盘挂钩
生活中的大气压力现象
吸管吸饮料
马德堡半球实验
为了验证大气压力的存在,
奥托·格里克
1654年格里克花了4000美金
在德国的马德堡市进行了一个实验。
这就是著名的“马德堡半球实验”
O型圈涂抹一点点水 实验更容易成功哦!
实验步骤
把里面的空气抽空
谢谢您的观看!
往2个铁半球里面灌满水,然后将水抽空,关紧阀门。
格里克用了8匹马来拉,半球都纹丝不动。
通过“马德堡半球”实验,格里克证明了 大气压力的存在;而且这个力量还非常大。
最后将马的数量增加到16匹才将半球拉开。实验器材实验步骤实验步骤实验步骤
出气 注意节气阀的方向! 用有帽的一端连接。
实验步骤
小玩童科学小实验
马德堡半球
爱科学 学科学 用科学
教学目标
1.认识大气压力 2.感知大气压力的力量
大气层
大气层:在地球的表面覆盖着一层一层的空气。 空气是有重量的,这些空气都会压在我们身上, 我们承受的这些空气重量呢,就是“大气压力”。
我们身体承受的“大气压力” (空气重量)大约是25吨左右, 相当于“5头大象”压在身上。
马德堡半球实验的原理

马德堡半球实验的原理马德堡半球实验是由德国物理学家奥托·冯·吕道夫和罗伯特·鲍林于1654年进行的,这个实验展示了空气的压力和重量对于物体的影响。
该实验使用了一个半球形玻璃器皿,将其分成两个部分并用真空泵抽出其中一个部分,然后尝试将两个部分拼合在一起。
实验原理:1. 大气压力的作用马德堡半球实验中最重要的原理是大气压力的作用。
在没有真空泵的情况下,我们可以感受到大气压力对物体产生的影响。
例如,当我们站在地面上时,我们感受到脚底下有一种向上推的力量。
这是由于大气压力使得空气向下移动,而地面则阻止了它向下移动,所以它会向上推我们。
2. 空气重量的作用除了大气压力外,空气重量也对马德堡半球实验产生了影响。
当一个物体放置在一个密闭容器中时,它会与容器内部所包含的空气一起被称为系统质量。
如果我们将其中的空气抽出,那么系统质量就会减少,这意味着容器内部的压力将会下降。
3. 真空的作用马德堡半球实验中真空泵的作用是将容器中的空气抽出来,这样就可以观察到大气压力和空气重量对于物体产生的影响。
当真空泵启动时,它会抽出容器中的空气,并将其排放到外部环境中。
这使得容器内部的压力下降,直到与外部环境相同。
在这种情况下,我们可以尝试将两个半球形玻璃器皿拼合在一起。
4. 水银柱高度的作用马德堡半球实验中还有一个重要因素是水银柱高度。
当我们使用真空泵抽出容器中的空气时,水银柱高度会随之变化。
这是由于水银柱受大气压力影响而上升或下降。
因此,在进行马德堡半球实验时,我们需要测量水银柱高度以确定大气压力是否已经达到与外部环境相同。
总结:综上所述,马德堡半球实验是一种展示空气压力和重量对于物体的影响的实验。
该实验使用了真空泵将容器内部的空气抽出来,并使用水银柱高度来测量大气压力的变化。
通过这个实验,我们可以更好地理解大气压力和空气重量对于物体产生的影响,以及真空泵在科学研究中的应用。
马德堡半球实验原理

马德堡半球实验原理
马德堡半球实验是由德国科学家奥托·冯·格里克(Otto von Guericke)在17世纪进行的一项经典实验。
该实验旨在证明气体的存在和压力的作用。
实验装置由两个金属半球组成,半球之间通过真空密封。
其中一个半球连接一个抽气泵,可以用于将气体抽出半球。
另一半球上有一个小孔,可以引入气体或与外界进行交换。
在实验中,先将两个半球合拢并通过抽气泵将其中一个半球内的空气抽出,创造真空状态。
接着,将两个半球分开,观察其行为。
当两个半球分开时,如果存在气体,将会出现以下现象:两个半球之间会受到外界大气压力的作用,气体将会从外界进入其中一个半球,使得两个半球之间产生压力差。
由于内外压力差的存在,外部高压气体会使得半球合拢更加困难。
如果将气体引入一个半球中,然后将两个半球合拢,也会观察到类似的效果:在两个半球随着合拢的过程中,内部气体会逐渐充满整个半球空间,并受到外界大气压力的作用。
同样地,内外压力差的存在使得半球合拢更加困难。
通过这种实验,马德堡半球实验证明了气体的存在和压力的存在。
这一发现对于理解气体特性以及研究压力学和流体力学等领域有着重要的意义。
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2017/12/21
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大气压
大气压力
地球表面覆盖着一层2000至3000千米的空 气,人们把它叫做“大气层”。在大气层中的 物体都受到大气压力。
生活中的大气压力
吸盘的秘密:
• 原来吸盘能牢牢吸住光滑的塑料片是因
为受到大气压力的缘故。
谁发现了大气压力的存在的?
•
1654年,马德堡市长 奥托· 冯· 格里克
试一试
做一做
小朋友们,再见!
试一试,你能拉开吗?
总结:“大气压—马德堡半球”
1、空气 无色、无味、透明的气体 2、空气有重量吗?(有) 我们把人或物体所承受的空气重量叫作什么?
大气压力
3、我们所承受的大气压力大吗?为什么人不会被压扁呢?
大,因为人体内也有空气,它可以抵消外界的大气压力。
4、马德堡半球拉不开也是大气压力 的缘故。
大气压
—马德堡半球
此物到处有,用棒赶不走. 眼睛看不见,手摸也没有. 咀嚼无滋味,没它活不了.
——空气
空气是怎么样的?
1、吹气球,然后放掉气,观察其现象。 2、把塑料袋向空气中甩一甩,把空气装入 袋中,捏、挤、拍,并观察空气是怎样的?
无色、无味、透明的气体
空气有很多的魔力:给人和动物提供呼 吸,给植物进行光合作用,助燃等。
它还有一股强大的隐形力,今天我们 就一起来探索它的秘密吧!
有
没有
结论:空气有重量。
一个普通人身上承受的空气大约是12000公斤 相当于240个体重为50公斤的成年人压在身上 相当于5头普通大象压在身上 相当于3辆中型卡车压在身上
活动一:水杯倒置,水被吸住了吗?
1、一空瓶子盖上一张纸,倒过来纸会 掉下来吗? 2、一装满水的瓶子盖上一张纸,倒过 来纸会掉下来吗?
大气压力:指人或物体所承受的空气重量。
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人身体里面也有空气,也存在大气压力, 内外相互抵消,所以我们感受不到。
活动二:吞蛋
• 进不去的鸡蛋?
2017/12/21
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活动三:吞蛋
• 进不去的鸡蛋?
将点燃的纸条放进瓶子里时,纸燃烧耗尽了瓶 内的氧气,使得空气减少,压力降低。此时瓶外 的大气压大于瓶内气压,因此将鸡蛋挤入瓶内。