初中物理托里拆利实验

观察与思考

1. 为什么管内水银面会下降?为什么下降一些后又不下降了，此时管内外水银面的高度差是多少? 这个高度差的大小表明什么?根据这数值可计算出当时的大气压强的值是多少帕斯卡? 管内水银面的上方是不是真空? 如果玻璃管中倒插之前水银没有灌满, 会对实验结果产生怎样的影响?

2.如果玻璃管放置得倾斜了,管内外水银面的高度差是否会改变?为什么?

3.如用水来代替水银做这个实验, 玻璃管要多长才行?为什么?

实验原理

上述实验就是著名的托里拆利实验，实验利用它可以测量出 大气压强的值。

实验结论

一个标准大气压约为76cm水银柱。

实验考点

这个实验往往以探究题或实验说理题的形式进行考查。

经典考题

1. 做托里拆利实验时，用一根长约1米、一端开口的玻璃管，充满水银后，将开口堵住倒插于水银槽内，则管中的水银液面会下降，降到一定高度时水银柱将 ____。如果将玻璃管倾斜，管中水银柱的长度将___，但水银柱液面所在的高度将___。若用粗一点或细一点的玻璃管做这个实验，水银柱的高度将___，这是因为在一定条件下，同一地区的大气压强____。如果管顶破一小洞，管内水银将 ______。

2. 托里拆利实验中，与水银槽液面相平的管内小液片，受到向下的压强是____给的，受到向上的压强等于管外 ____的压强。

3. 在1个标准大气压下做托里拆利的实验时，如图，管内空白部分是真空，则A点的压强是__________cm水银柱。B点的压强相当于____________cm水银柱。

举一反三

活塞式抽水机是怎利用大气压把从低处抽到高处的?为什么水在抽水机中上升的高度是有一定限度的?这个限度是多少?

观察与思考答案

1. 要解释托里拆利实验中的现象，首先要明白托里拆利实验中管内水银柱是靠大气压支持的,所以管内水银柱产生的压强和管外大气压的值是相等的。当装满水银的玻璃倒插在水银槽内,管内的水银面下降，水银柱的长度由1米降为76厘米左右，说明大气压的值约等于76厘米高的水银柱所产生的压强，此时管内水银柱的上方是真空。如果操作不慎，管内进入少量空气，水银柱的上方就不是真空，那么水银柱的高度将会变小。如当时大气压恰为标准大气压，管内的水银柱高度将小于76厘米。

2. 如果玻璃管倾斜放置，管内水银柱的长度将会变长，但高度不变因为计算水银柱产生压强的公式是p=ρgh，压强大小只与水银柱高度有关，与长度无关。如当时大气压为标准大气压，管子斜时，管内水银柱的长将大于76厘米, 高仍为76厘米。

3. 如果用水代替水银柱做托里拆利实验，同理大气压的值应与水柱产生的压强大小相等。根据公式p=ρgh水银的密度是水的13.6倍，所以水柱的高度应是水银的13.6倍。以标准大气压为例水银高76厘米，水柱高应为：0.76米*13.6=10.34米。

经典考题答案

1. 托里拆利实验是利用液体的压强等于大气压强的原理，液体的压强大小只与液体的深度（或者说成液柱高度）有关，与液柱的长度无关，当我们将试管倾斜时，大气压强不变，它所能支撑的液柱的高度不变，这与液柱的长度无关，与玻璃管的形状无关，如果在玻璃管顶部打一个小孔，由于大气将从管上方进入管内，故水银柱下降。

答案：不变 增加 不变 不变 不变 下降到管内外相平

2. 在管内与管外水银槽中与液面相平的位置，压强等于大气压，而管内的压强是由管内的液体产生的。

答案：水银 大气压强

3. 做托里拆利实验时，管内是真空，管外是一个大气压，因此A点压强是20cm水银柱所产生的压强，B点的压强是一个大气压加上5cm水银柱所产生的压强。

答案：20cm 81cm

举一反三答案

活塞式抽水机的工作原理是利用大气压把水从低处抽到高处的，根据前面用水代替水银做托里拆利实验的分析结果，水柱只有10.34米高，所以抽水机抽水的高度至多只有10米左右。