液體壓強(qiáng)演示實(shí)驗(yàn)儀器的改進(jìn)

高漣霞

(南京金陵匯文學(xué)校物理組 江蘇 南京 210036)

方定一

(南京樹人國際學(xué)校物理組 江蘇 南京 210000)

圖1所示是探究液體壓強(qiáng)規(guī)律的演示器材，用于演示：

(1)液體內(nèi)部向各個方向都有壓強(qiáng)；

(2)同一深度液體向各個方向的壓強(qiáng)相等；(3)液體壓強(qiáng)隨深度的增加而增大.

圖1

但在使用過程中，由于玻璃筒各端口都用橡皮膜封住，無法與外界大氣壓相通.當(dāng)將實(shí)驗(yàn)器材置于水槽中時，玻璃筒內(nèi)的密閉氣體由于橡皮膜向內(nèi)凹陷而被壓縮，導(dǎo)致內(nèi)部氣體壓強(qiáng)增大，影響橡皮膜向內(nèi)凹陷的程度，從而影響了實(shí)驗(yàn)的直觀效果.

圖2

如圖2所示，蘇科版《物理教師教學(xué)用書(8下)》(2008版)中對此實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn).針對密閉容器中的氣體體積減小壓強(qiáng)增大會導(dǎo)致橡皮膜無法正常向內(nèi)凹陷這一情況，在瓶身處戳一小孔并用萬能膠將乳膠管粘在小孔處，通過乳膠管與外界大氣壓相連.若將該裝置按圖示方法浸入水中，可見下端橡皮膜凹的程度較明顯.若將其橫著放入水中，可見兩端橡皮膜凹的程度相同.改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)器材實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象要明顯得多，但由于瓶子上凹凸不平，影響橡皮膜形變的觀察；且由于礦泉水瓶的空殼很輕，豎直放置時，不容易處于豎直位置.

如圖3所示，我們對實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)一步改進(jìn).用大的圓柱體透明玻璃杯做筒身，克服了礦泉水瓶瓶身凹凸不平的缺陷；同時也增加了瓶身的重力和平穩(wěn)性.針對用乳膠管拎著瓶子易損壞器材的缺點(diǎn)，我們用一圈鐵皮環(huán)繞瓶身并在接頭處用螺絲和螺母固定一根鐵桿，將乳膠管固定在鐵桿上，利用鐵桿來稱重，且轉(zhuǎn)動固定處的螺絲及螺母能任意調(diào)節(jié)瓶身水平或豎直.在演示時用較深的水槽；將改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)器材放入水槽中的實(shí)驗(yàn)對比圖片見圖4、圖5.改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)器材有以下幾個顯著的優(yōu)點(diǎn).

圖3

圖4

圖5

(1)由于杯口截面大，橡皮膜的表面積大，增強(qiáng)了演示實(shí)驗(yàn)的直觀可視性，學(xué)生更容易觀察到形變；

(2)透明圓柱形玻璃杯杯身通體透明，對橡皮、膜形變的觀察不會造成視覺的影響；

(3)用鐵皮加螺母起到鉸鏈的旋轉(zhuǎn)效果，用鐵桿起到固定橡皮膜和承受杯身重的作用，使實(shí)驗(yàn)操作更方便有效；

(4)轉(zhuǎn)動杯身，可隨意調(diào)節(jié)水平、豎直，方便演示液體內(nèi)部向各個方向都有壓強(qiáng).

實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn)增強(qiáng)了演示實(shí)驗(yàn)的直觀可視性，明顯而夸張的形變激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深了學(xué)生對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的理解，使用實(shí)驗(yàn)較好.