1648年物理学家
1648年物理学家帕斯卡“裂桶”实验改进
该实验装置高度太高不便在教室里演示,可启发学生思考:能否把所有的装置都相应地缩小呢?答案是否定的.接着再问:管长减小了,液体压强减小了,液体对木桶的压力必定减小;而桶尽管缩小了,但其耐压性几乎不变,桶就不可能裂开,能否用其它物体来模拟“裂桶”呢?学生自然会想到用耐压性较低的物体来代替(如薄塑料袋).比较装满水的塑料袋在同质量的一杯水与一管水作用下不同情形,液体压强的实质就非常容易理解了.
帕斯卡裂桶实验图册取一个演示液体测压强用的大广口瓶(直径约30厘米,高约40厘米),在瓶下部的侧壁管口用橡皮薄膜扎紧密封,将红色的水从瓶口倒入,随着瓶中水位的升高,侧管的橡皮薄膜渐渐鼓出,可以看到,即使灌满水后,薄膜鼓出的程度也并不十分明显(图1).这说明虽然瓶中装了很多很重的水,但对侧壁的压强并不很大.再取一根1米长的托里拆利玻璃管,通过打有小孔的瓶塞插入大瓶中,并把塞塞紧密封.让一个学生站到凳子烧杯中的水用漏斗渐渐灌入管中(图2),当玻璃管中红色水升高50厘米以上时,只见大瓶侧管的橡皮薄膜大幅度鼓出,现象生动明显.
1648年物理学家帕斯卡“裂桶”实验原理
因为液体的压强等于密度、深度和重力加速度常数之积。在这个实验中,水的密度不变,但深度一再增加,则下部的压强越来越大,而受力面积(桶的内表面积)不变,压力等于压强乘以受力面积,那么压力越来越大,终于超过桶能够承受的上限,随之裂开。
帕斯卡“桶裂”实验可以很好地证明液体压强与液体的深度有关。
1648年物理学家帕斯卡“裂桶”实验相关物理公式
P=ρgh
P 压强 (单位:Pa)
ρ 液体的密度(单位:kg/m³)
g=9.8N/kg(特殊说明下=10N/kg)
h 深度 (单位:m)
注:计算时单位不能弄错!
1648年物理学家帕斯卡“裂桶”实验原理运用
水坝的下部总要比上部建造得宽一些。
潜水员穿特制潜水服且控制下潜深度。
潜水艇只能下潜到一定的深度。
当下水到一定程度时,耳膜会受不了。
1648年物理学家帕斯卡简介
布莱兹·帕斯卡尔(Blaise Pascal,1623-1662)是法国17世纪最具天才的数学家、物理学家、哲学家。他在理论科学和实验科学两方面都做出了巨大贡献。几何学上的帕斯卡尔六边形定理、帕斯卡尔三角形,物理学上的帕斯卡尔定理等均是他的贡献。他还创制了世界上第一台计算机,制作了水银气压计。他同时还是概率论的创立人之一。
他同时又是一位成果卓著的科学家、散文大师和宗教圣徒。帕斯卡尔自幼就表现出过人的才能,16岁写成《圆锥曲线论》,其中论证的几何学定理至今仍称作帕斯卡尔定理。19岁时制作出能够进行百位加法运算的计算器。23岁时制作了水银气压计,后又进行过一系列气压和真空试验。他总结出帕斯卡尔定律,其名字被后人确定为国际单位制中的压强单位。他还从事过概率论、摆线以及其他一些数学研究。
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