液体能大小不变地传递压强.docx

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液体能大小不变地传递压强

液体能大小不变地传递压强

【制作方法】

　　取大、小注射器各一只，去掉针头，用透明乳胶管连接两个注射头，代替上段中的螺丝刀，其余器件同上段。

【使用方法】

　　如图5．2－2所示（省略了支持注射器的夹子），在注射器和连接管内注入适量液体，通过圆形测力计1的支杆对小注射器A′施加某一压力，记录与大注射器B′相接触的圆形测力计2上的示数。

改变施力大小，重做实验。

测量大小注射器柱塞的直径，进而计算其横截面积，可得出结论：

液体能大小不变地传递压强。

【注意事项】

　　圆形测力计支杆与注射器的接触面（以及上述与螺丝刀的接触面）间可以垫一小块橡皮，防止滑动。

　　编者提示：

本自制教具可辅以“压强”部分的物理实验教学。

帕斯卡定律的定性演示

　　1．自制帕斯卡球

【制作方法】

　　本教具由直径为45毫米的中药丸塑料包装球代替金属球制成。

塑料球由两半球构成。

在一个半球球冠正中打一直径4．5毫米的孔，安装一个空心螺丝，用螺母紧固后，再将另一个半球用粘合剂与它粘结牢固。

　　用直径为1毫米的缝衣针，烧热后在两个半球接缝处每隔9毫米穿一小孔。

　　最后，用胶管将空心螺丝与注射器的注射头套接在一起，如图5．4－1所示。

【使用方法】

　　实验前，将塑料球内装满红色水溶液（可用注射器注入）。

注射器内吸入约50毫升红色水溶液。

　　演示时，要使注射器的活塞竖直朝上放置，慢慢向里推进。

可以明显地观察到，由塑料球各方向的小孔喷射出的水柱射程相等。

　　2．其他定性演示

【制作和使用方法】

　　方法一

　　将乒乓球或皮球用针扎上几个小细孔，然后打一个较大的孔，令大孔朝上，灌满水，水并不从细孔喷出。

若将注射器的注射头（已去针头）插入大孔并用胶布封固，将针管中灌满水，推上柱塞，则可见水从各小孔中喷出。

这教具可用以演示加在液体上的压强通过液体能够向各个方向传递。

　　方法二

　　将塑料瓶侧壁各个方向扎上几个细小的针孔，装满水，加盖拧紧。

然后用手捏塑料瓶壁，可以看见水从各个方向的小孔喷出。

拧下瓶盖，再用手捏塑料瓶壁，各方向均无水从小孔喷出。

这可以演示只有密闭液体才能向各个方向传递压强。

简易液压机原理演示器

【制作方法】

　　照图5．5－1那样，将两只口径不同的注射器（例如，20毫升，直径21．1毫米；100毫升，直径37．3毫米，S大：

S小≈3：

1），用木质支架固定，用细胶管套接封固。

细胶管之间装有三通管，三通管所接的放水管上有止水夹。

【使用方法】

　　1．为使注射器及胶管内无气泡存在，且便于调节装置中水的多少，应首先打开止水夹，将放水管插入盛红水的容器中，提起大注射器的活塞，吸进适量的红水，而后将放水管放到较高处，使大注射器的注射头朝上，适当推进大活塞，将大注射器及胶管内气体排净，待红水从放水管流出时用止水夹夹紧与大注射器相连的胶管；再用同样的方法使小注射器吸进适量的红水并将气体排净，最后用止水夹将放水管端部夹紧（图5．5－l）。

　　2．在小注射器柱塞上放某一质量的砝码（例如100克），即可顶起大注射器柱塞上质量大得多的砝码（例如300克）。

【参考资料】

　　1．大活塞截面积实际上是小活塞截面积的三倍多一点，演示时可按三倍关系处理，借以抵消活塞与管壁的摩擦阻力，使演示顺利进行。

这一点应在演示完毕之后向学生说明。

　　2．本文所述的演示器可做如下改进；用两个塑料瓶盖，口朝上装在注射器柱塞顶端（可用502胶粘接），大活塞上的瓶盖作为装砝码的托盘；小活塞上的瓶盖尺寸应稍大些，以便在瓶盖两侧对称地悬挂两只相同规格的弹簧秤。

使用时，在大活塞托盘上加放重物或砝码，在小活塞上对称地下拉两个弹簧秤，并使其读数相同。

待大活塞刚刚上升时记下读数。

改变大活塞上所装砝码的多少，重做两次实验，读取数据。

用棉线和三角板粗测两柱塞横截圆的周长，算出它们的横截面积，然后再根据弹簧秤示数（加上二弹簧秤自重）以及大活塞上所放砝码重，计算出两活塞上的压强。

由此可说明密闭液体能传递加在它上面的压强，且传递的压强大小不变，进而说明液压机工作原理。

　　3．亦可在大活塞上对称悬挂二弹簧秤，秤下挂相同重物，然后下拉小活塞上的两只弹簧秤进行演示。

　　编者提示：

本自制教具可辅以“压强”部分的物理实验教学。

液压千斤顶模型

【制作方法】

　　模型主体为图5．5－2中的两个注射器，注射器筒和柱塞分别代表液压千斤顶的缸筒和活塞。

要保证活塞动作灵活且密封性好。

单向阀可用橡皮做成图中所示的形状，也可用比管子直径稍大的钢球代替（钢球容易生锈，不用时取出擦干涂上防锈油脂）。

截止阀和排液管起着开关回流通路的作用。

贮液槽可用桔汁塑料瓶截去上部后制成。

　　为了安装摇把（5：

1省力杠杆），并使装置平稳且便于观察，可将装置固定在一个硬塑料板或金属板做成的前面开口的长方盒形的支架上。

【使用方法】

　　利用排液管和截止阀将各部件内部空气排除的办法，与“简易液压机原理演示器”中所述的相同。

　　演示过程中，可在大活塞上加适当质量的砝码或其他重物，以增加演示效果。

　　编者提示：

本自制教具可辅以“压强”部分的物理实验教学

鼓膜法演示液体内部压强与深度的关系

　　方法一

【制作方法】

　　取两端开口的大口径透明塑料管或玻璃管一根，将其一端扎上橡皮膜封紧。

【使用方法】

　　手持管的另一端，把带橡皮膜一端浸入水中。

观察橡皮膜浸入水中深度发生变化时，橡皮膜的形状如何变化。

　　将此装置从水中取出，在塑料管（或玻璃管）上端开口处倒入红水。

随着倒入水量的增加，观察橡皮膜的形状如何变化。

　　再将盛红水的塑料管（或玻璃管）逐渐浸入水中，观察在此过程中橡皮膜的形状如何变化；并注意在什么情况下橡皮膜变平。

　　方法二

【制作方法】

　　在装饮料的大塑料瓶侧壁不同高度上开几个同样的圆孔。

在每个圆孔上用强力胶粘一个橡胶垫圈，并紧塞进一小段两端开口的玻璃管，再将各玻璃管露在瓶外面的端口扎上橡皮膜。

【使用方法】

　　在塑料瓶里装满水，观察这些橡皮膜凸出的程度有何不同。

【说明】

橡胶垫圈可从电器商店中购买。

　　方法三

【制作方法】

　　制作一个两面蒙有橡皮膜的有机玻璃正方体，并使橡皮膜的绷紧程度一致；正方体内的空气通过一根硬塑料管和大气相通。

要求管与孔壁间不漏水，参见图5．6-2。

【使用方法】

　　按图5．6－2所示，将立方体浸没于水中，并改变立方体放置的方向。

可以清楚地看到：

当橡皮膜处于左右两侧面时，其凹进程度相同；而当橡皮膜处于上下两面时，凹进的程度明显不同，下面的橡皮膜要比上面的橡皮膜凹进的程度大。

这说明液体内部同一深度处压强相等。

不同深度处，深处的压强大。

　　方法四

【制作方法】

　　如图5．6－3所示：

下面为一正方体框架，框架上、下、左、右四面蒙上厚薄相同富有弹性的薄膜，前、后两面用有机玻璃板封闭，作为观察面；框架上面一角装一根短管，并用软管与大气相通。

框架用4根支杆和手柄连在一起，便于拿放。

【使用方法】

　　在一大玻璃缸中装入大半缸清水，把图5．6－3的演示器轻轻地竖直放入水中，可看到演示器四面的薄膜都产生向框内凹入的形变，如图5．6－4所示。

这说明液体内各处都存在着压强；由于左、右两面的薄膜向内凹入的程度相同，表明在同一深度处液体的压强大小相等；由于下面薄膜凹入的程度大于上面薄膜凹入的程度，说明物体下面所受到的液体的压强大于物体上面所受到的液体的压强，即存在一个向上的压强差，这也可以用来说明浮力产生的原因。

　　本装置由重庆市南开中学周南高提供，曾获第二届全国自制教具评比三等奖。

液体内部压强演示器方法一

【制作方法】

　　制作一个一侧面装有玻璃的无盖铁盒。

另找一个用过的护肤脂小圆盒，去掉盒盖，在盒的侧壁开一小孔，塞入一截细玻璃管，用乳胶管与微小压强计相连。

找一块薄橡皮膜，将它绷紧蒙在小圆盒盖口，而后用线扎紧。

把微小压强计固定在带底座的立板上，板上有均匀的刻度线。

为了调整微小压强计液面时比较方便，并能排除管内的气泡，加装了三通管和止水夹，实验装置如图5．7－1所示。

【使用方法】

　　制一些不同形状可嵌在铁盒内的木块。

把它们装进铁盒里，就会使铁盒变成形状和容积不同的容器。

在这些容器里装入适量的水。

利用止水夹和三通管调整装有红水的压强计液面，使两臂液面相平，且在合适高度处。

将与压强计密封相连的橡皮膜小盒放入不同形状的容器的水中，由压强计示数可以得出：

液体内部压强与容器的形状及液体的多少无关，只与液体的深度有关。

自制连通器

【制作方法】

　　连通器由无底瓶、弯曲玻璃管、直角玻璃管、橡皮塞和胶管等相连而成，如图5．10－1所示。

【使用方法】

　　向瓶内注入有色水，色水由直角玻璃管通过胶管流入弯曲玻璃管，直至两边液面相平。

　连通器原理分析器用于讲解连通器中的理想“液片”模型。

可让学生具体地观察到连通器下部正中“自由活动片”的存在，确认左右液柱对“自由活动片对的压强相等（因而压力相等）。

【制作方法】

　　截废注射器针管的一段作为连通器底部，中间画一条红线，两端装有胶塞，塞上插有直角细玻璃管，如图5．10－2所示。

截取与针筒配套的注射器柱塞底部圆玻璃片作为自由活动片。

上胶塞之前放入针筒中。

【使用方法】

　　从左侧弯管中注入液体，自由活动片将向右侧移动。

从右侧弯管中注入同种等量液体，自由活动片将向左侧移动，直至活动片处于底管正中并与红线重合。

此时两弯管里的液柱高度相等。

　　将连通器晃动一下，左右液柱则上下摆动，自由活动片也随着左右移动，说明此时左右液柱压强不相等。

待液柱静止后，活动片又恢复到正中与红线重合。

液体对压强传递的测量

【制作与使用方法】

　　取三只容量相等的注射器A、B、C，用牙膏涂抹柱塞，以减小摩擦。

　　将A、B、C三个注射器拔开柱塞，注入等量的色水，插入柱塞排尽针筒内的空气，再用三通管和乳胶管把它们组装在一起。

在B上放20克砝码，则形成液面差；在A、C上同样放上20克砝码（图5．4－2），则三个针筒内的液面相平，可见密闭液体内部传递的压强大小相等。

桶裂法演示液体内部压强与深度的关系

　　方法一

【制作方法】

　　在塑料瓶侧壁用剃须刀片平行于侧壁划几条刀痕（要将侧壁划透），再用橡皮筋将这个塑料瓶拦腰箍紧。

在塑料瓶盖上穿入一段玻璃管，用胶粘牢，密封。

取一漏斗用橡皮管接到塑料瓶盖的玻璃管上，如图5．6－1所示。

【使用方法】

　　手持漏斗与瓶口相齐，然后往漏斗内注水，至塑料瓶和漏斗装满水为止，此时刀痕处不出水。

将漏斗举高，即可见刀痕处有水流出。

　　使用时，应调整橡皮筋的松紧度，以使漏斗未举高以前小塑料瓶不漏水。

　　方法二

【制作方法】

　　在空铁盒的侧壁打上几个孔，用废手术手套的胶膜箍紧铁盒侧壁，将孔盖住。

用针将有孔处的胶膜扎上小孔。

然后，在铁盒盖上开一个合适的孔，塞入一个装有玻璃管的胶塞，玻璃管上端接上一根胶管。

胶管另一端连装一只小漏斗。

【使用方法】

　　同方法一。

　　方法三

　　取一只完好的塑料袋，装满水（要求袋子并不因装水而破裂漏水）。

然后倒出一半水，将一段细玻璃管（或透明硬塑料管）的一端插入袋中，用线将袋口同管子缚牢。

将细玻璃管的另一端接到长橡胶管（或软塑料管）上；橡胶管连着漏斗。

把倒出的一半水由漏斗注入塑料袋，当提起漏斗时，可见袋破水出。

液体内部压强演示器方法二

【制作方法】

　　仪器如图5．7－2和5．7－3所示，图中圆桶实际是个透明塑料杯。

把一玻璃圆管的下端固定在一个5#胶塞上。

圆桶中间的隔板用10－15毫米厚的塑料板加工制成，隔板中间开一个能装进5#胶塞的圆孔，圆孔旁边装一只空心螺栓（可用自行车气门嘴代替），螺栓的下口与一承压盒连接，螺栓的上口与微小压强计相接。

【使用方法】

　　1．将连接好微小压强计的空心隔板放在圆桶内，向桶内倒入红水。

压强计示数随着液体深度的增加而增大（红水可没过隔板）。

　　2．将带圆管的胶塞插入隔板圆孔内，并塞紧隔板和胶塞。

用虹吸管将圆管外、隔板上的水排出桶外。

桶内液体的总质量和体积都发生了显著的变化，但液体的深度未变，可以看到压强计的示数也未改变（参见图5．7－3）。

　　本装置由河北省保定市铁路职工子弟第二中学陈振华提供。

喷井法演示液体内部压强与深度的关系

【制作方法】

　　将小塑料瓶底部扎一个细孔。

【使用方法】

　　将小塑料瓶有孔端朝下，插入盛有水的杯中。

如图5．6-5所示。

插得越深，水从孔中喷得越高。

“魔杯”之谜

　　“魔杯”又名“幻杯”，是根据虹吸原理制成的。

【制作方法】

　　方法一

　　取一金属罐头筒，去掉上盖，在底面打一圆孔，塞入中间有孔的胶塞，孔中插入一根两端开口的直径15－20毫米的玻璃管，如图5．9－1所示。

玻璃管在筒内高度为筒高的5／6。

再取一只直径30－40毫米的大试管（略高于玻璃管在筒内的高度），口朝下套在玻璃管上。

设法将试管垫高（可用粘在筒底的三个塑料块垫高试管，而不能堵死试管口），将胶塞与筒底之间，胶塞与玻璃管之间用熔化的石蜡加封。