神奇而古老的力学实验

weixin

1、吹气成“雾”
将一小段细玻璃管在酒精灯火焰上烧软后弯成V形，成一连通器（也可采用透明细塑软管弯制），在里面装上色水。可看到连通器内的水柱在静止时两边液面平齐（成一小压强计）。实验时用一段玻璃管（其它空心细管也行）对着V形玻璃管的a 端吹气。由于a 端玻璃管口的空气流速大，压强小，在大气压的作用下，V形管的水柱向a 端移动（可看到V形管里a 端水面明显高于b 端）。如果使劲吹，则可看到a端玻璃管口有细水珠（“雾”）喷出，如图1所示，并可将V形管里的水全部吹完。此实验可说明喷雾器的原理。

图1

2、物“钻”水管
取一段塑料软管（笔者用洗衣机排水管），将一些硬泡沫塑料弄碎（大小应能顺利进入塑料水管为宜），并把它们倒在桌面上。实验时将塑料软管的a 端对着碎泡沫塑料，使劲甩动塑料管的b 端，让它快速地做圆周运动。由于b 端空气流速大，压强小，则在大气压的作用下，塑料管内形成一股气流，气流方向由a 端指向b 端。看到的现象是：桌面上那些碎塑料块快速地从a 端的塑料管中“钻”入，而从b 端的塑料管口中“跑”出来，如图2所示。

图2

3、压强大小比较
器材：两支一次性注射器，一支为5mL，一支为2.5mL，胶皮管一小段（外径0.8cm），两小段细玻璃管（或透明稍硬细塑料管，注射器套针头塑料管笔），AB胶。

制作：取1个饮料瓶盖子，在其上面打孔，直径能让大注射器的外筒紧紧套入。将大注射器外筒上的手柄剪圆（注意留有翻边），把大注射器的外筒从盖里的孔中向盖外穿出，让注射器剪圆后的翻边卡在盖底（用AB胶再粘牢）。将两支一粗一细的一次性注射器的装针部分去除（成圆筒状），用细玻璃管在火上烧热后在两注射器上打孔，在注射器打好的孔上分别安上玻璃管（或细塑料稍硬吸管），并用AB胶粘牢，形成两个“三通”。在小注射器的外筒上套入一小段胶皮管后紧紧插入注射器的外筒内。装置如图3所示。

图3

“我”出“你”进
实验时将色水装入（可用注射器）图3装置的a、b玻璃管中（成两段小水柱），对着瓶盖口往大注射器外筒内吹气。由于大注射器外筒内的气柱流速比小注射器外筒的气柱流速小，看到的现象是a 玻璃管中的水柱被“顶”出玻璃管外，b 玻璃管中的水柱被“吸”进小注射器外筒内。


下管不喷水
将图3装置的饮料瓶盖拧在一个去掉瓶底的饮料瓶口上，实验时往瓶内倒水，如图4甲所示。看到的现象是a 玻璃管中有水喷出，而b 玻璃管中无水喷出，若这时用注射器向b 玻璃管中注入红水，而红水立刻被吸进小注射器外筒内的水里，原理同前，不再赘述。

图4

4、巧得两个实验

大气压实验
用一个透明塑料饮料瓶（大小不限），在瓶壁（靠底部）上打一个小孔，用一手指摁住小孔（或用透明胶带粘贴小孔），往瓶内注满水后拧在图3装置的瓶盖上，用原来小注射器的活塞（或手指）堵住小注射器的外筒，把整个装置竖直倒放。

实验时，我们看到的现象是a、b管没有水喷出（如图5甲所示），若松开堵小孔的手指，则a、b管中有水喷出。一堵一放，则a、b管中时无水喷出，时有水喷出，手指就像开关一样。

图5

液体压强随深度的增加而增大
在上个实验中松开堵小孔的手指时，a、b管中都有水喷出。看到的现象是b 玻璃管中的水柱比a 玻璃管中的水柱喷得远（如图5乙所示）。此实验说明液体对侧壁的压强随深度的增加而增大。

注：要保证a、b管中喷水射程随深度增加而增大，要求H≥h，即拎高的高度不低于瓶和注射器总液体的深度。在这种装置条件下，就可以实现以喷水射程的大小来定性演示液体压强与深度的关系。

5、两船相撞
江河里的船只发生相撞事故时有发生，用简单材料可做两船相碰的模拟实验。用硬泡沫塑料做两只小船，把“船仓”挖空一些。在两船的尖端部分分别拴上橡皮筋，在水盆中装水，把两船放入水盆中，“船”上橡皮筋用透明胶带粘在水盆边上，在两船的船仓内装一些小石子，让两船有一定的“吃水线”（实验时确定），用一个2L饮料瓶去底，并在其瓶盖上打孔后，安一段皮管，让里边的水能产生一急水流，对准两船中间冲，如图6所示。

图6

这时看到两船靠拢，并相互碰撞。实验说明：流动的液体和气体都是流速越大压强越小。船只前进，水相对船只向后流，两船如果靠得很近，水流过两船之间的狭窄水道时流速大，压强变小，于是两船外侧的水将压迫船只靠近而相撞。行驶在马路上的两辆汽车，如果靠得太近，速度不能太快，否则也会发生撞车事故。

来源：物理学科网，作者：liuxinyuan2012。