在講大氣壓強時,為了讓學(xué)生比較直觀形象的認識到大氣壓的存在和利用大氣壓的現(xiàn)象,我們總是喜歡做一些既能說明問題又能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性的小實驗.以往我們做的各種噴泉實驗就是一例,這里筆者給大家推薦一種能連續(xù)噴水的噴泉實驗.
1.儀器的裝置 如圖1所示. ?。?)上端封閉的玻璃管:管子越長效果越好,最好選用牛頓管之類的玻璃管.
(2)噴水管:選用長度約20cm左右的尖嘴玻璃管,其一端接有橡膠管.
(3)出水管:上端用玻璃管,下端用有一定硬度的橡膠管.
(4)儲水槽:可與自來水嘴相連,用來提供持續(xù)的水源.
(5)接水槽:盛接出水管流出的水,也可直接把出水口與下水道相通.
(6)橡皮塞:用于封閉玻璃管口.

圖1
2.安裝與調(diào)試
?。?)將噴水管和出水管插入橡皮塞,然后用止水夾夾住進水口和出水口. (2)將玻璃管裝適量的水后并蓋緊橡皮塞.將整個裝置倒置,然后固定在支架上.
(3)將噴水管插入儲水槽后,再同時打開止水夾,這時噴泉就可以工作了. (4)如玻璃噴管中水面高于噴嘴時將對噴水高度有影響,這時可調(diào)整出水口到進水口的高度差.如果水面較低時由于管外空氣壓強要比管內(nèi)空氣壓強大,這時空氣容易通過出水管進入玻璃噴管,使整個裝置停止工作.
3.工作原理
當(dāng)水沿出水管流出時,封閉的玻璃管中空氣的體積增大,壓強減小,使管外大氣壓強大于管中空氣的壓強,所以水能從噴嘴噴出.噴射的水柱高度由儲水槽到接水槽水平面的高度差來決定.
水柱噴射高度的計算方法如下:設(shè)空氣壓強為p0,玻璃噴管中的空氣壓強為p,接水槽到儲水槽的高度差為H,儲水槽液面到玻璃管中液面的高度差為s,噴射水柱高度為h.
則儲水槽液面的壓強應(yīng)滿足
p0=ρgs+ρgh+p,
接水槽液面的壓強也應(yīng)滿足
p0=ρgH+ρgs+p.
由以上兩式可得H=h,即水柱高度等于出水口到進水口的高度差,由于水與管之間有阻力,因而實際上h<H.該實驗不僅說明了大氣壓的存在,同時也是利用大氣壓的一個很有趣的實驗. |