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1、中学理科新课程教学网 高中物理- 1 -中学物理实验大全固体的压强（1）如图 1 所示，泡沫块穿过插在底板上的导杆。利用 T 形块可以改变受力面积，换用不同重物以模拟压力变化。从泡沫块形变程度可演示压力产生效果（压强）跟受力面积和压力的关系。（2）如图 2 所示，取废食品罐，把开口处剪成利口。把罐放在沙箱的沙面上，压一块、两块砖（或其他重物）于罐上，观察罐底向下和向上放时下陷的程度，以演示压力产生的效果。演示时可准备两只相同的罐，并在罐侧面贴带有刻度的纸条以作对比。中学理科新课程教学网 高中物理- 2 -（3）如图 3 所示，取两枚图钉，将其中一枚钉尖磨钝。用两用测力计测压力，先后把两枚图
2、钉压入肥皂块，肥皂块所承受的压强是一定的，由实验可知当压力相同时，受力面积小的尖头图钉比受力面积大的钝头图钉产生的压强大；若要产生相同的压强，就需要在接触面积大的钝头图钉上施加较大的压力。两用测力计结构如图 3 所示，这种测力计不但可拉、压两用，而且还有“记忆”功能。自制时，取一根木棒作秤杆，棒的一端开有狭缝，缝内插入一片厚度适当的纸片，棒上套有弹簧，把装有弹簧的圆棒插入圆管固定，将所受不同重力的砝码挂在秤钩上，在木棒上标上与砝码所受重力相应的刻度。用力拉测力计棒上的秤钩或用力压测力计棒的另一个端面时，都可使弹簧伸长，在弹簧伸长的同时，纸片便在槽内移动。撤走外力，弹簧就恢复原状，而纸片因摩擦而
3、停留在原处，这样就可记录测力计达到的最大示数。液体的压强（1）液体对压强的传递图 1 所示为帕斯卡定律演示器。用注射器增加密闭的广口瓶里液体的压强，微小压强计能显示所加压强的大小，从瓶内 3 根玻璃管液面高度始终相同，说明密闭液体的各个方向传递的压强跟加在上面的压强相同。实验前应保证瓶塞、玻璃管和橡皮管等连接处封闭良好，并使微小压强计两液面相平。用扁平容器（图 1（b）替代传统广口瓶可提高演示效果，扁平容器可截取有机玻璃胶合而成。中学理科新课程教学网 高中物理- 3 -图 2 所示为帕斯卡球。演示时将活塞推至金属球处，旋去金属球，提起活塞，让筒的下部吸满水，再把金属球旋上。使球体朝上，推动活
4、塞，水柱能向各个方向均匀喷射，说明“密闭液体能够把它受到的压强向各个方向传递”。若球体朝下演示，学生易误解为由于重力而射出。帕斯卡球可自制。如图 3（a）所示，塑料瓶近底部的侧壁上用针刺小孔，把注射器针头插入瓶口软木塞即成。图 3（b）所示装置中，当压气球向瓶内打气时，水连续不断从球的小孔中射出。演示了液体对压强的传递。（2）液压机模型中学理科新课程教学网 高中物理- 4 -图 4 所示是水压机模型。底座上装有唧筒和水柜，它们的底部有管相通，并分别装有只能进水的单向阀。演示时，按动手柄，唧筒内活塞上、下移动，水一边从进水管吸入唧筒，一边被压入水柜。待水柜充满水后，继续按动手柄，加在唧筒液面上
5、的压强通过水传递到大活塞，推动大活塞上移，举起重物。图 5 所示为用两个直径不等的注射器连通起来做成的液压机演示器。为了克服因注射器出口内径太小，液体流动时阻力太大而影响演示效果，可用铁球（直径约2cm）击掉注射器底部（也可以磨掉），用有机玻璃做一个容器，把两注射器的底连通起来，注射器和容器间可用环氧树脂或玻璃胶封合粘结。为了减少摩擦，可在注射器内壁涂上牙膏，来回推动活塞进行研磨，使用时再抹上稀润滑油（缝纫机油）。两活塞顶端可胶上托盘以承担重物。（3）液体内部压强图 6 所示是演示液体内部压强的实验装置。蒙有橡皮膜的金属盒可浸入液体内任一深度，并在同一深度改变橡皮膜的方向。微小压强计液面差能显
6、示液体内部的压强大小。中学理科新课程教学网 高中物理- 5 -演示时应注意：金属盒上橡皮膜务必绷紧，且要平整，和橡皮管连接处不漏气。容器里所盛的液体温度必须接近室温，否则因金属盒内气体受液体温度影响而增大实验误差。上述实验装置可自制。U 形管可用内径为 34mm 的玻璃管弯制（图 7）。用小金属片将 U形管固定在木支架上，支架面板上画上刻度。金属盒可用截去底的小塑料瓶代替。如图 8 所示，在两端开口的长玻璃筒下端盖上圆片，将筒压入水中，因受水的向上压力，圆片不下落。如在筒内注水（可染色），开始时圆片并不落下；而当筒内水柱高度跟容器内水面一致时，圆片才落下。由此表明液体压强与深度有关而与液体体
7、积无关。如改用酒精，当筒内酒精液面与水面相平时，圆片不落下；只有酒精液面高于水面一定高度时，圆片才落下。由此表明液体压强不仅与深度有关，还与液体密度有关。如图 9 所示，在小塑料瓶的瓶壁上用薄刀片纵向切几条刀口，瓶塞上插一根玻璃管，管上连一根橡皮管，管的另一端接一漏斗。演示时先使漏斗口与瓶口平齐，并注满水，瓶的切口处因塑料弹性并不漏水。逐渐提高漏斗位置，当水柱高度超过某一值时，刀口张开，水就喷射出来，模拟了著名的帕斯卡裂桶实验。中学理科新课程教学网 高中物理- 6 -大气压（1）大气有质量用抽气机抽出瓶内的空气，然后用夹子夹紧橡皮管，把瓶放在天平上，加砝码使天平平衡。松开夹子，让外面的空气进
8、入瓶内，天平就失去平衡。增加砝码，天平恢复平衡，这增加的砝码就等于瓶中空气的质量。因空气是无色透明的，演示过程中瓶内有无空气，学生无法感受。如图 1（a）所示，在瓶内放些纸屑，且喷入烟雾，抽气时，能观察到烟雾被抽去；当空气进入时，纸屑飞起来，学生便清晰感到空气的进、出。这样把瓶内有、无空气在学生脑中形成强烈对比。还可在管口装上哨子，演示时学生不但看到空气冲入时纸屑飞舞的情景，而且还可听到空气进入时发出的哨声。中学理科新课程教学网 高中物理- 7 -如图 1（b）所示，喷雾空罐侧面焊一个自行车气门芯。演示时往罐内打气，比较充气前、后罐的质量，可演示空气有质量。一般容积为 100ml 空罐，用自
9、行车打气筒打 10 余次，质量可增加 58 克。（2）证明大气压存在的几则演示图 2（a）所示为马德堡半球，它是一对由铸铁制成的空心圆盘，其中一个圆盘带有可启闭的气嘴。演示时，先把两圆盘的对口处擦净，并抹上一薄层油脂，随后把两圆盘合在一起，要用力压一下并稍微转动一下再抽气。半球的对口处有污垢时，实验不易成功。用可挥发性液体（如汽油）把对口洗净。拉半球时，不要扭转用力。如很容易拉开，大多是气嘴和对口处漏气。为了保证演示时安全，可用长约半米的绳子把两个半球的把手连起来，以防半球脱开时发生意外。如图 2（b）所示，三通管用有机玻璃制成，板面两端的孔和板的一侧小孔相通，小孔内插一根装有阀门的塑料管，管
10、端扎一个小气球，两个塑料皮碗作半球。实验时把两半球分别贴在板的两平面上，半球的中心对准板上的孔。打开阀门，用手轻压半球，气球鼓了起来，“显示”半球内空气的去路：闭合阀门后用力拉半球，很难使球与有机玻璃分开，显示了大气压的作用。打开阀门，气球变瘪，“ 显示” 空气又进入半球，半球落下。这样把半球内空气的来龙去脉形象地显示出来。图 3 所示的几种装置可替代马德堡半球进行演示。图 3（a）是用注射器，演示时把活塞推到底端用手指压紧注射口，在活塞上吊重物，重物不会掉下；图 3（b）是用两只吸盘式的衣钩，把它们的“吸盘”对齐，用力压紧，然后提起，在钩下端挂重物，两个衣钩不会分开；图 3（c）是用中学理科
11、新课程教学网 高中物理- 8 -装有木柄的橡皮吸盘（厨房洗菜池用的吸水器），先将凳面（比较光滑）弄湿，把橡皮吸盘直立在凳面上，握住木柄往下压，压出吸盘内的空气，提起木柄，凳子被一起提起。如图 4（a）所示，当水杯侧过来或倒置时纸片都不会落下，水不会流出，由此证明大气压的存在。如在杯子底部开个小孔（采用塑料杯加工比较方便），演示时，先用手指堵住小孔，实验结果与前述相同，但当放开堵住小孔的手指时，纸片随即落下，进一步证实大气压的存在。图 4（b）是在大口瓶内做上述实验，抽走瓶内空气，纸片会落下，从“反面”说明大气压的存在。中学理科新课程教学网 高中物理- 9 -如图 5 所示，取一根直径约 1
12、.5cm 的长玻璃管，上端用塞子封闭，另找一个直径稍小于玻璃管的小瓶（以小瓶能在管内自由移动为宜）。实验时先在管内灌满水，将小瓶（瓶口朝下）插入玻璃管，管内水徐徐流下，小瓶不但不落下，反而在大气压作用下渐渐上升，一直到管的顶部为止。为了证实小瓶确是因大气压的作用而上升的，可在玻璃管的木塞上开一个小孔。开始实验时，用手指堵住小孔，重复上述实验，小瓶徐徐上升；当小瓶升到一定高度时，放开堵孔手指，小瓶立即落下，这时因长管上端也有空气。（3）大气压的测定托里拆利实验（图 6）是验证和测量大气压的一个重要实验，由于实验中使用水银量较多，要注意安全。往托里拆利管内灌水银时，可用一根长丝线穿一枚大号缝衣针放
13、入管底，小漏斗插入管口，然后一边灌水银（也可用注射器灌注），一边提着线将针拉起来，这样管内的残留空气将被排净（图 6（a）。水银注满后，戴上乳胶指套，以右手食指抵住管口（因管内水银是灌满的，此时会有一些水银被排出，注意预先放好盛器），左手反握管子的闭端附近，小心地将管子竖直倒立在已盛有适量水银的水银槽内，并使管口连同食指一齐浸没在水银里（图 6（b）。在水银面下放开右手的食指，可观察到管内水银柱先是下降，然后稳定在某一高度。用演示米尺的零刻度线对准槽内水银面，测量管内水银柱的竖直高度 h（约 76cm）。当玻璃管倾斜时，水银柱的长度虽然增大，但它的竖直高度不变（图 6（c）。中学理科新课程教学
14、网 高中物理- 10 -水银蒸汽对人体非常有害，操作时切不可使水银溅落在教室里。可放在大的搪瓷盘里做实验，以盛接溅落的水银。在实验时，一定要带上乳胶手套（或指套），不能用手指直接触及水银。若水银已溅落在地而无法收集时，可撒些硫磺粉末并打开窗户通风。水银的密度很大，管子又长达 1m，故要选择管壁较厚的管。当管内灌满水银后，必须注意两手握管的位置，严防管子折断。图 7 装置可方便地演示托里拆利实验，并可模拟大气压变化时水银柱高度的变化。把长约1m、两端开口的玻璃管，上端用橡皮管接一带有活栓的玻璃导管，下端插入厚壁玻璃瓶内的水银里。瓶塞上另插一 L 形短玻璃管，通过此管可向瓶内打气加压或抽气减压。
15、演示时先打开玻璃管上的活栓，用打气筒向瓶内打气，这时瓶内水银沿玻璃管上升，升到活栓口时停止打气。要小心操作，以免水银从管口喷出。关闭活栓，并拿掉打气筒，这时管内水银面落下，并稳定在一定高度，用刻度尺量出瓶内水银面到管内水银面的高度，即为大气压的量值。向瓶内打气或抽气，可模拟大气压变化。流体的压强（1）流体的流速和压强的关系如图 1 所示，向一张纸面上吹气，纸将向吹气一面飘起。向两张纸面中间吹气，两纸面相互靠拢。实验表明，气流速度增大时压强减小。中学理科新课程教学网 高中物理- 11 -如图 2 所示，一乒乓球放在玻璃漏斗内的管口附近，从管口向漏斗吹气，由于漏斗颈口流速增大，压强减小，乒乓球被压向漏斗，不会落下。如图 3 所示，瓶内装大半瓶水，用压气球（或气筒）向瓶内打气（为了防止瓶内压力增大而使瓶塞冲出，可用铁丝扎紧瓶塞），水即从尖口喷出。这时把一个乒乓球轻投在喷出的水流上，小球几乎停留在水流的上端翻动而不落下。实验说明，水流中间流速大压强小，当球偏离中心位置时，压强差
