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1、02静水压强量测实验报告 静水压强量测实验报告 一、实验原理 1. 根据流体平衡规律，在重力场中静止液体的压强分布可表示为： Cgpz = +r， 即在连通的同种静止液体中各点对于同一基准面的测压管水头相等。 2. 测压管的一端接大气，这样就把测管水头揭示出来了。再利用液体的平衡规律，可知连通的静止液体区域中任何一点的压强，包括测点处的压强。这就是测压管量测静水压的原理。 3. 压强水头gpr和位置水头 z 之间的互相转换，决定了液柱高和压差的对应关系：h g p D r D =.在压差相同的情况下，不同的液体对应不同的液柱高。用这个原理可以测定液体的重度。 二、实验装置 1. 在一全透明密封
2、有机玻璃箱内注水，并由一乳胶管将水箱与一可升降的调压筒相连，调压筒的顶部与大气连通。水箱顶部装有排气阀 K 1 ，另从孔口 K 2 接出管子与测压排中的三个 U 形比压计中的测管 1，3，5 相通，U 形比压计 1-2 与水箱不连通，内装液体为未知液体，未知r可能大于水的密度也可能小于水的密度，U 形比压计 3-4、5-6 在测点 A 和 B（底部）与水箱接通。从开关 K 3 接出的管子插入另一容器中的染色水中。 打开 K 1 时，水箱内液体的表面压强为大气压，当 K 1 关闭时，可通过升降调压筒调节水箱内液体的表面压强，使它高于或低于大气压。 实验设备简图： 三、实验目的和要求 1 通过实验
3、加深对水静力学基本方程物理意义的理解。加深理解位置水头、压强水头及测管水头的概念。 2 通过实验加深对水静力学基本方程物理意义的理解。加深理解位置水头、压强水头及测管水头的概念。 3 验证静止液体中，不同点对于同一基准面的测压管水头为常数，即 Cgpz = +r。 4 实测静水压强，掌握静水压强的测量方法。 5 观察真空现象，加深对真空压强、真空度的理解。 6 6 测定未知液体的重度。 四 、实验步骤 7 认真实验目的要求、实验原理和注意事项。 8 熟悉仪器，测记有关常数。 9 将调压筒放置适当高度，打开排气阀 K 1 ，使水箱内的液面与大气相通，此时液面压强p 0 =p a .待水面稳定后，
4、观察各测管中的液面位置，以验证等压面原理。 10 关闭排气阀 K 1 ，将调压筒升高至最高位置。此时水箱内液面压强 p 0 p a ，观察各测点压差计的压差变化，并测记各测管的液面标高，完成第一次实验。将调压筒稍稍降低，再做两次实验，并测记各测管的液面标高，确保前三组实验的圆桶内部压力大于外界大气压。 11 继续将调压筒降低至三个不同的位置，确保在后三组实验中，水箱内液面压强 p 0 p a .观察各测点压差计的压差变化，并测量记录各测管的液面标高，确保后三组实验的圆桶内部压力大于外界大气压。 五 、实验数据与处理 仪器编号： 5 有关常数：A 点高程 A = 9.7 cm，B 点高程 B =
5、 0 cm，水r = 1.010 -3 kg/cm 3 测管液面高程读数记录 工况 测次 1 (cm) 2 (cm) 3 (cm) 4 (cm) 5 (cm) 6 (cm) 0（Kpa） 1 4.65 15.31 23.05 39.95 22.95 39.70 1.9 p p a0 2 6.40 13.30 22.90 34.09 22.85 33.90 1.3 3 9.00 10.71 22.80 25.65 22.60 25.50 0.5 1 11.35 8.45 22.65 17.90 22.50 18.31 -0.5 p p a0 2 0.11 0.24 0.33 0.0016 3 0
6、.03 0.15 0.25 0.0017 1 -0.04 0.08 0.18 0.0014 p p a0 2 -0.10 0.03 0.12 0.0015 3 -0.15 -0.02 0.07 0.0015 六 、分析思考题 1. 重力作用下的静止液体压强分布的基本规律是什么？从实验结果举例说明。 2. 如何利用测压管量测静止液体中任意一点的压强（包括液面压强）？ 3. 相对压强与绝对压强、相对压强与真空是什么关系？ 4. 表面压强0p的改变，基准面 O-O 线位置的改变，对 A、B 两点的位置水头与压强水头有什么影响？ 解：以水中的点为研究对象，水面压力对其受到的压力没有影响，因为改点各个方
7、向均受到了传递过来的水面压力、相互抵消了。同理，以水底的点为研究对象，水对点造成的压力要加上水面压力。压强单位 Pa，水头也用于度量压强大小，单位 m。 5. 如何选取等压面？U 形比压计 1-2（装油）与 U 形比压计 3-4（装水）中位于同一水平面上的液体测点压强是否相同？ 6. U形比压计 3-4 和 U形比压计 5-6 在量测静水压时的作用是否相同？能否省略其中的一个？ 解：U 形比压计 3-4 和 U 形比压计 5-6 在量测静水压时的作用不相同。不能省略其中的一个。 7. 如果水箱和调压筒液面也有标尺显示，能否将 U 形比压计 3-4 和 U 形比压计 5-6 都省略？ 解：不能省略。 8. 试分析产生量测误差的原因，并指出在实验中应该采取哪些措施尽可能减小误差。
