测量大气压的三种实验方法

1 托里拆利实验法

器材：长约1m一端开口的玻璃管，水银槽，水银，刻度尺

步骤：

(1)将开口向上的玻璃管内装满水银；

(2)用手指堵住管口，将其倒立在装有适量水银的水银槽内；

(3)用刻度尺测量出管内外水银面的高度差H。

结果分析：由于玻璃管上方是真空，H高水银柱产生的压强与大气压强平衡。因此有：

P气=P汞=ρ汞gH

2 “吸盘”测量法

器材：吸盘，玻璃板(或水平桌面)，弹簧测力计，刻度尺，尼龙绳

步骤：(1)用刻度尺测出吸盘的直径D；

(2)将吸盘按在光滑的水平桌面上，挤净里面的空气：

(3)用弹簧测力计测量刚把吸盘拉离玻璃时的大气压力F。

结果分析：

3 “注射器”测量法

器材：注射器，弹簧测力计，刻度尺，尼龙绳

步骤：(1)把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用橡皮帽堵住注射器的小孔;

(2)用绳拴住注射器活塞的颈部，使绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连，然后水平慢慢拉动注射器筒，当注射器中的活塞刚开始滑动时，记下测力计的示数F；

(3)用刻度尺测出注射器全部刻度的长度为L，根据注射器的最大刻度V，计算得到活塞的横截面积S。

结果分析：

上述三种实验法的共同之处：都是间接测量法，都用到了等效替代和二力平衡的知识。法一中水银柱产生的压强与大气压强相等，通过测水银柱产生的压强而测出大气压强。法二、法三中，要测大气压力，需要测出与其二力平衡的测力计的拉力。

不同之处：法一中水银柱上方的真空是比较容易得到，由于p=ρgh，液体压强与水银柱的高度有关，而水银柱的高度与玻璃管的粗细、倾斜与否、上提、下压等都无关，因此测量结果较准确。但是由于水银有毒，若用水柱代替，一个标准大气压强P0=1．01×105Pa又相当于水柱高：H水=10．3m，所以不宜在教室里演示给学生看，(测量水柱实验可在教学楼一到四楼楼梯进行，事先把水槽、水、橡皮水管设置好，米尺固定在楼梯上，由几个学生操作：在水槽旁、拉水管、读读数，进行实验。)托里拆利实验对认识大气压强的值很重要，是物理学史上的一个重要实验，应该让学生知道。可采用录象的方法让大家看看当年的实验过程。

法二、法三中器材易得也能安全操作，但由于排净空气、刚拉离(“吸盘”测量法中)、刚滑动(“注射器”测量法)等操作要领很难把握，导致实验误差很大，所以适用于学生的粗略测量。

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。

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