驗(yàn)證大氣浮力存在的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)
氣壓強(qiáng)的存在(一)
器材熟鴨蛋,果汁瓶(或錐形瓶)等。
(1)果汁瓶浸置于60—70℃的冷水中(水不步入瓶內(nèi)),時(shí)間約3—5分鐘。
(2)取出空瓶(瓶內(nèi)有熱空氣),將去殼的熟鴨蛋放置瓶口,如圖(a)。豬肉會(huì)漸漸步入瓶內(nèi)。
按照氣態(tài)多項(xiàng)式,瓶內(nèi)二氧化碳,遵守常數(shù)T
pV的規(guī)律,所以當(dāng)T升高證明大氣壓強(qiáng)存在的小實(shí)驗(yàn),V沒有顯著改變時(shí),p會(huì)變小,因?yàn)榇髿飧×]有變,所以有上述現(xiàn)象。注意瓶口應(yīng)略大于蛋,但瓶的體積以大一些好。
說明如有適當(dāng)?shù)钠鞑模刹捎萌鐖D(b)所示的方式完成本實(shí)驗(yàn)。
器材廣口瓶,2根玻璃管,100ml針頭,兩用氣筒,吝嗇球,橡皮管等。
操作
在廣口瓶蓋上插兩根玻璃管。
(1)將吝嗇球套在一根玻璃管下,與針頭相連的橡皮管套在另一根玻璃管上(圖a),旋緊瓶蓋。
(2)用針頭向外抽氣,可見到吝嗇球被逐漸吹大,說明存在著大氣浮力。
(3)在廣口瓶中放進(jìn)一只充氣不足的吝嗇球。夾緊左管上的夾子后用兩用氣筒從右管內(nèi)抽氣(圖b),可見到吝嗇球漸漸脹大。這說明不和外界連通的球內(nèi)留有的空氣同樣有大氣浮力。
(4)停止抽氣,打開左管上的夾子,可見脹大的汽球迅速縮小,這又是外界的大氣浮力作用的結(jié)果。
注意
(1)每次實(shí)驗(yàn)時(shí)橡皮塞一定要旋緊,必要時(shí)還可涂一些蜂蠟油。
(2)吝嗇球的口要扎牢,不能漏水。
器材玻璃杯,尖頭小盤,一小段蠟燭。
操作
(1)將小段蠟燭燃起,在小盤中央滴幾滴剛?cè)诨南灒杆賹⑷计鸬南灎T固定在前面。
(2)在盤中加入少量白色水,深約1cm。
(3)將玻璃杯倒置在水底,擋住蠟燭(圖a)。等水被壓入懷內(nèi)(圖b)。這說明四周空間存在著大氣壓火焰熄滅時(shí),可見到盤中的強(qiáng)。
顯示大氣浮力的存在(四)
目的演示大氣浮力的存在
器材大小試管各一只。
操作
(1)大試管裝滿水后將空的小試管輕輕倒入大試管(約小試管寬度的三分之一),如圖(a)所示。
(2)雙手拿住大小試管,迅速倒置后立刻放掉小試管。可觀察到大試管里的水漸漸流出,同時(shí)小試管在大試管中自行上升,如圖(b)所示。
說明:小試管受三個(gè)力大氣壓作用于小試管頂部的力F
,液體對(duì)小試管
頂部力F
以及小試管自身的重力G。其合力為:
ΣF=F
1-F
-G
=P
0S-(P
-ρgh)S-G
=ρghs-G
其實(shí)此表達(dá)式中并不包含大氣浮力,但大氣浮力是形成該現(xiàn)象的緣由,
只有大氣浮力滿足P
≥ρgH(H為大試管中火柱高度)時(shí)才會(huì)導(dǎo)入上述結(jié)果。另有人按照最后的結(jié)果覺得小試管上升是因它深受壓強(qiáng)小于其自身重力的
結(jié)果,這些解釋是不正確的,因其實(shí)ρghs在方式上等于小試管排開液體的重力,但該情境中不符合壓強(qiáng)的定義(參看《浮力》之“教學(xué)闡述”)故不存在壓強(qiáng)。該實(shí)驗(yàn)可以作為空氣中存在大氣浮力的演示實(shí)驗(yàn)。
顯示大氣壓的存在,測定大氣壓的大小
儀器注射器、小號(hào)珠子水筆
操作
(1)如圖1所示,右手緊握注射器針頭,手指帶動(dòng)注射器活塞至頂端,排除筒內(nèi)空氣,之后用火燃起珠子水筆的尾端,使其燃燒封閉,并將水筆尖端金屬部份堵塞針頭的小管。
(2)打算工作就緒后,雙手要用很大的力就能把活塞帶動(dòng),假如拉力忽然消失,珠子水筆將射向遠(yuǎn)方。該實(shí)驗(yàn)證明了大氣壓是存在的。
(3)在演示大氣壓存在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,用鐵架臺(tái)固定好注射器,把鉤碼掛在活塞下,可以檢測大氣壓的值,如圖2所示。
用去底罐頭瓶演示大氣壓的存在
目的演示大氣壓的存在
器材取一個(gè)空罐頭瓶,用絲線浸些酒精繞在瓶底上方,燃起之后過一會(huì)浸在冰水中,瓶底即可掉下。擰住瓶塞,最好蠟密封。
操作
(1)將一個(gè)浸過酒精的棉簽燃起裝入瓶中,片刻后取出,立即將瓶開口向上裝入水槽中。這時(shí)水槽中的水向噴泉一樣,猛烈地步入瓶中,噴到底部。同時(shí)發(fā)出“滋滋”的聲響。說明水槽中的水在大氣壓作用下步入罐頭瓶。
(2)將瓶頂端的蓋旋緊證明大氣壓強(qiáng)存在的小實(shí)驗(yàn),火柱增長,與水槽中的海面相平。說明打開蓋子后瓶中海面上遭到外界大氣壓與水槽中海面遭到的大氣壓一樣。
部,盒很容易拉開,因而證明大氣浮力存在并且很大。