有趣的液压装置
- 生活百科
- 2022-07-06
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我利用篮球或热水袋(大号18.5cm×22.5cm)为主要器材,设计制作了液压机模型、液压演示仪、液压秤等液压演示装置。现将其结构及演示方法介绍如下。
一、液压机模型
实验装置如图1所示,图中3、4、5、6、7之间均用橡皮管联接,其中4、6阀门系用玻璃管和钢珠制成或用滴管和钢珠合成。演示时热水袋中先充水300~400ml,以免热水袋边缘受压而破损,同时要将袋中空气排出,这是因为当热水袋中的水或空气的体积超过600ml时,热水袋中间部分就会凸起,致使木板和热水袋的有效接触面积减校用篮球时,把篮球气门塞子拔下,插入适当粗细的玻璃管即可,充水量以篮球容积的一半为宜。
当活塞向外拉出时,阀门4关闭,热水袋或篮球中的水不能流出,而阀门6自动打开,烧杯中水流入注射器中。当活塞向里推进时,阀门6关闭,而阀门4打开,注射器中的水压入热水袋或篮球内,将站在木板上的人向上顶起。
二、液压演示仪
帕斯卡裂桶实验是令人惊奇的,在课堂内做一做这个实验,无疑是很有意义的,但也由于裂的原因,而不适合于课堂演示。若用液压演示仪演示,则可消除其缺点。这个实验不仅有帕斯卡裂桶实验所具有的令人惊奇的效果,而且还可以定性或定量地研究液体的压强和深度、密度的关系,为使学生理解液体的压强公式铺平了道路。
其装置如图2所示,给热水袋充水300~400ml,并排出其中的空气,当漏斗提到与人的头部齐平时,松开止水夹子(图中没有画出,不用止水夹子也可),即可见漏斗中的水逐渐流进热水袋中,用烧杯往漏斗中加水100~200ml(这是限于热水袋的容积,若过量,中部将凸起)。若用篮球,先充水至其容积的一半为宜,用漏斗多加些水则无妨。
研究液体压强与深度的关系。当不同质量的人站在木板上时,水面的高度(系指由于人站到木板上时水面所升高的高度)不同,人的质量越大,水面的高度也越高,若测出他们的体重和相应的水面高度,则可得出液体的压强与深度成正比的结论。
研究液体的压强和密度的关系。当管中充满水时,用止水夹子夹紧漏斗下部的皮管,倒去漏斗中的水,往漏斗中加酒精50~100ml(视管子粗细及长度而定)。人站到木板上后,把漏斗举到与人头部略高的位置,松开止水夹子,酒精则缓缓下流。平衡时,皮管中已充满酒精,量出酒精面高度,并与同一人相应的水面高度对比,则可得出液体的压强与液体密度成正比的结论。
在研究液体压强和深度的关系时,还可以改变管子的斜度,使水柱长度发生变化,但平衡时水面高度保持不变,这不仅能加深学生理解液体压强和深度的关系,而且对后面的托里拆利实验现象的理解也是有帮助的。
三、液压秤
尤为有趣的是,图3所示的装置还能测体重(质量)。当你根据标尺的读数报出学生的体重时,学生定会不胜惊讶,激发起他们强烈的求知欲望。其中的奥妙何在呢?
这是由于有效面积保持不变时,水面的高度和加在木板上的力的大小存在着一一对应关系,因此只要在标尺上刻上相应的刻度,便能通过水面的位置测出人的体重,由于水面的高度是与加在木板上的力成正比,其刻度是均匀的。因热水袋的有效面积大约为400cm2,故当40千克的人站在木板上时,水面升高的高度大约为1米,当然,在标定刻度时,要按实测值来确定。需要注意的是:零点的位置,应是不站人时水面所在的位置,木板放在热水袋的位置要确定,热水袋中充水500ml为宜,用篮球也可。
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