初中物理托里拆利實驗

編輯: 逍遙路 關鍵詞: 初中物理 來源: 高中學習網

觀察與思考
1. 為什么管內水銀面會下降?為什么下降一些后又不下降了,此時管內外水銀面的高度差是多少? 這個高度差的大小表明什么?根據這數值可計算出當時的大氣壓強的值是多少帕斯卡? 管內水銀面的上方是不是真空? 如果玻璃管中倒插之前水銀沒有灌滿, 會對實驗結果產生怎樣的影響?
2.如果玻璃管放置得傾斜了,管內外水銀面的高度差是否會改變?為什么?
3.如用水來代替水銀做這個實驗, 玻璃管要多長才行?為什么?

實驗原理
上述實驗就是著名的托里拆利實驗,實驗利用它可以測量出 大氣壓強的值。


實驗結論
一個標準大氣壓約為76cm水銀柱。

實驗考點
這個實驗往往以探究題或實驗說理題的形式進行考查。
經典考題
1. 做托里拆利實驗時,用一根長約1米、一端開口的玻璃管,充滿水銀后,將開口堵住倒插于水銀槽內,則管中的水銀液面會下降,降到一定高度時水銀柱將____。如果將玻璃管傾斜,管中水銀柱的長度將___,但水銀柱液面所在的高度將___。若用粗一點或細一點的玻璃管做這個實驗,水銀柱的高度將___,這是因為在一定條件下,同一地區(qū)的大氣壓強____。如果管頂破一小洞,管內水銀將______。
2. 托里拆利實驗中,與水銀槽液面相平的管內小液片,受到向下的壓強是____給的,受到向上的壓強等于管外____的壓強。
3. 在1個標準大氣壓下做托里拆利的實驗時,如圖,管內空白部分是真空,則A點的壓強是__________cm水銀柱。B點的壓強相當于____________cm水銀柱。


舉一反三
活塞式抽水機是怎利用大氣壓把從低處抽到高處的?為什么水在抽水機中上升的高度是有一定限度的?這個限度是多少?
觀察與思考答案
1. 要解釋托里拆利實驗中的現(xiàn)象,首先要明白托里拆利實驗中管內水銀柱是靠大氣壓支持的,所以管內水銀柱產生的壓強和管外大氣壓的值是相等的。當裝滿水銀的玻璃倒插在水銀槽內,管內的水銀面下降,水銀柱的長度由1米降為76厘米左右,說明大氣壓的值約等于76厘米高的水銀柱所產生的壓強,此時管內水銀柱的上方是真空。如果操作不慎,管內進入少量空氣,水銀柱的上方就不是真空,那么水銀柱的高度將會變小。如當時大氣壓恰為標準大氣壓,管內的水銀柱高度將小于76厘米。
2. 如果玻璃管傾斜放置,管內水銀柱的長度將會變長,但高度不變因為計算水銀柱產生壓強的公式是p=ρgh,壓強大小只與水銀柱高度有關,與長度無關。如當時大氣壓為標準大氣壓,管子斜時,管內水銀柱的長將大于76厘米, 高仍為76厘米。
3. 如果用水代替水銀柱做托里拆利實驗,同理大氣壓的值應與水柱產生的壓強大小相等。根據公式p=ρgh水銀的密度是水的13.6倍,所以水柱的高度應是水銀的13.6倍。以標準大氣壓為例水銀高76厘米,水柱高應為:0.76米*13.6=10.34米。

經典考題答案
1. 托里拆利實驗是利用液體的壓強等于大氣壓強的原理,液體的壓強大小只與液體的深度(或者說成液柱高度)有關,與液柱的長度無關,當我們將試管傾斜時,大氣壓強不變,它所能支撐的液柱的高度不變,這與液柱的長度無關,與玻璃管的形狀無關,如果在玻璃管頂部打一個小孔,由于大氣將從管上方進入管內,故水銀柱下降。
  答案:不變 增加 不變 初中政治 不變 不變 下降到管內外相平
2. 在管內與管外水銀槽中與液面相平的位置,壓強等于大氣壓,而管內的壓強是由管內的液體產生的。
  答案:水銀 大氣壓強
3. 做托里拆利實驗時,管內是真空,管外是一個大氣壓,因此A點壓強是20cm水銀柱所產生的壓強,B點的壓強是一個大氣壓加上5cm水銀柱所產生的壓強。
  答案:20cm 81cm

舉一反三答案
活塞式抽水機的原理是利用大氣壓把水從低處抽到高處的,根據前面用水代替水銀做托里拆利實驗的分析結果,水柱只有10.34米高,所以抽水機抽水的高度至多只有10米左右。

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