有趣的液压装置

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。