陳傳超

人教版初中《物理》（九年級）中關(guān)于大氣壓強(qiáng)隨高度變化的論述有這樣一段話：不同高度的大氣壓不一樣，天氣的變化也會影響大氣壓.在海拔3 000 m以內(nèi)，大約每升高10 m，大氣壓減小100 Pa.以上對于大氣壓強(qiáng)隨高度減小的原因并沒有準(zhǔn)確地說出.同學(xué)們都知道，海拔越高的地方，空氣越稀薄，再加上有“天氣的變化也會影響大氣壓”這句話，所以很多同學(xué)錯誤地認(rèn)為：不同高度的大氣壓強(qiáng)不同是由于空氣密度的分布不均勻造成的.果真如此嗎？

由于氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因和液體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因類似，為了說明問題的方便，我們從液體壓強(qiáng)入手分析這個問題.如圖1所示，容器內(nèi)裝有兩種液體，密度分別是ρ1、 ρ2（當(dāng)然ρ1< ρ2），A點(diǎn)位于兩種液體的交界面上，距上表面的距離為h1，B點(diǎn)是交界面下的一點(diǎn)，距交界面的高度為h2.

A點(diǎn)的液體壓強(qiáng)是由于該點(diǎn)上方的液體產(chǎn)生的，則A點(diǎn)的液體壓強(qiáng)為

pA = ρ1 g h1.

B點(diǎn)的液體壓強(qiáng)由兩部分相加，即

pB = ρ1 gh1+ ρ2 g h2.

比較以上兩式，不難發(fā)現(xiàn)：無論ρ1、 ρ2的關(guān)系如何，B點(diǎn)的液體壓強(qiáng)pB均大于A點(diǎn)的液體壓強(qiáng)pA.由此可見，A、B兩點(diǎn)壓強(qiáng)大小不同的原因不是由于密度不同，而是由于深度的不同造成的.

實(shí)際上，人就生活在大氣層的底部，相當(dāng)于圖1中的B點(diǎn)，海拔越高的地方（距離大氣層上表面的h越?。?，則那里的大氣壓強(qiáng)就越小.所以，造成不同高度的兩點(diǎn)大氣壓強(qiáng)大小不同的原因不是由于空氣密度的不均勻造成的，而是由于高度的不同造成的.

那么密度的不同造成了哪些變化呢？下面我們利用函數(shù)圖象來研究這個問題.

假如空氣的分布是均勻的，如圖2所示，設(shè)大氣層的厚度為L，則距離地面為h的某點(diǎn)的大氣壓強(qiáng)為

p= ρ空氣 g（L-h）

=- ρ空氣 gh + ρ空氣gL.

由此可見，p與h之間的函數(shù)關(guān)系是一次函數(shù)，其圖象如圖3所示.而實(shí)際的大氣壓強(qiáng)隨高度的變化曲線卻如圖4所示.

兩圖的主要區(qū)別是：圖3中的圖象為直線，圖4中的圖象為曲線.也就是說圖3中大氣壓強(qiáng)隨高度的增加而減小的幅度是均勻的，而圖4中大氣壓強(qiáng)隨高度的增加而減小的幅度卻越來越小.造成這種差別的原因是圖3中空氣的密度分布是均勻的，圖4中空氣的密度分布是不均勻的.

綜上所述，高度的不同決定了大氣壓強(qiáng)變化的趨勢，空氣密度的分布決定了大氣壓強(qiáng)變化的幅度，也就是說大氣壓強(qiáng)隨高度變化的規(guī)律是密度和高度共同作用的結(jié)果.

同學(xué)們，讀了此文后，你們是否理解了教材上說的“海拔3 000 m以內(nèi)，大約每升高10 m，大氣壓減小100 Pa”，為什么加上“大約”這個詞呢？

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文