由托里拆利實驗想到測量液體密度

王子順

(甘肅省慶陽第一中學(xué)，甘肅 慶陽 745000)

物理知識的應(yīng)用是學(xué)習(xí)的根本目的,教師利用物理知識進行創(chuàng)新是點燃學(xué)生創(chuàng)新思維的有效途徑.學(xué)生學(xué)習(xí)壓強后,為了使學(xué)生更好地理解液體的壓強和密度等概念,引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用知識的意識,激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新精神,利用液體壓強和大氣壓強原理設(shè)計了測量液體密度的儀器,在教學(xué)過程中取得很好的教學(xué)效果．

1 儀器的實驗原理

圖1

2 儀器的制作方法

圖2

將一塊有機玻璃板裁成長方形,豎直固定在底座上,做成T字型支架,將兩個U型玻璃管、三通玻璃管、注射器等固定在T字型支架上,用玻璃膠將U型玻璃管與三通玻璃管連接處粘牢,或者用橡膠管套在玻璃管連接處,沒有現(xiàn)成的U型玻璃管,也可以自己制作.制作方法是:選取兩節(jié)相同的玻璃管,用酒精噴燈將玻璃管中間加熱,將其彎成U型玻璃管,用橡膠管將自制U型玻璃管與三通玻璃管連接上,再用玻璃膠粘牢,這樣幾字型玻璃管就制作好了.在制作儀器時,要保證注射器、三通玻璃管、U型玻璃管在同一豎直平面內(nèi),最好要讓兩側(cè)的U型玻璃管對稱.這樣做使儀器具有對稱美感,注射器在幾字型玻璃管中央,在豎直的兩個U型玻璃管旁邊制作刻度尺,最好制作可以上下調(diào)節(jié)的刻度尺.當(dāng)U型玻璃管中的水柱由于被測液體不同,而液面的高度也不相同,可以靈活調(diào)節(jié)刻度尺,使刻度尺0刻度線與水柱的下液面對齊,方便讀出上下水面高度差,很方便測出被測液體的密度．

3 儀器的使用方法

幾字型玻璃管與注射器內(nèi)的氣體相通,在幾字型玻璃管兩邊的U型玻璃管中分別注入水和被測液體,調(diào)整注射器使內(nèi)外氣體壓強相同,被測液體和水在U型玻璃管兩側(cè)液面平齊,用手推動注射器的活塞,增加注射器內(nèi)氣體的壓強.由于注射器內(nèi)的壓強變大,被測液體和水的液面同時上升.由于水與被測液體的密度不相同,兩側(cè)的液面升高也不相同.用兩側(cè)U型玻璃管旁的刻度尺讀出各自升高的高度, 就可以計算出被測液體的密度了.為了避免計算的麻煩,可以使被測液體一側(cè)玻璃管內(nèi)液面升高1 dm,也可以每次測量時將被測液體注入相同的體積,推動注射器的活塞使被測液體的液面升高1 dm,作為一個單位,被測液體的密度ρ液=h水ρ水.這樣被測液體密度就等于水面升高的高度(dm作單位)乘以103kg/m3就是被測液體的密度了,也可以直接將刻度刻在U型玻璃管上使用就更方便了.將刻度尺的刻度轉(zhuǎn)化為密度,直接讀數(shù)即可．此儀器使用方便,便于觀察和測量,在實際教學(xué)中可以為學(xué)生進行知識應(yīng)用和創(chuàng)新實驗來做,在實踐中取得很好教學(xué)效果．