与大气压强有关的两个有趣实验
1.喷泉实验
在讲大气压强时，为了让学生比较形象直观的认识到大气压的存在和利用大气压的现象，我们可以做一些既能说明问题又能激发学生学习兴趣和积极性的小实验。

其中喷泉实验就是一例。

1）仪器的装置 如图1-1所示，主要由以下部分组成：
（1）外壳比较厚实的饮料瓶；
（2）喷水管：用废签字笔芯去掉其笔
尖金属部分并清洗干净；
（3）出水管：废签字笔外笔杆、饮料
吸管或橡胶管；
（4）储水槽：用废饮料瓶盛水，作为
供水的水源；
（5）接水槽：用废饮料瓶接出水管流
出的水，也可直接把出水口与下水道相通。

2）制作方法
将饮料瓶盖取下用钻头或电烙铁钻出
或烙出与笔杆和笔芯大小相同的孔后用AB
胶或环氧树脂粘牢即可。

注意不能漏气!
3）工作原理
如图1-2所示，当水沿出水管3流出时，封闭在饮料瓶1中空气的体积增大，压强减小，使管外大气压强大于管中空气的压强，所以水能从喷嘴2喷出。

喷射的水柱高度由储水槽4与接水槽5水平面间的高度差来决定。

水柱喷射高度的计算方法如下：设大气压强为p 0，签字笔喷管中的空气压强为p ，接水槽到储水槽的高度差为H ，储水槽液面到饮料瓶中液面的高度差为s ，喷射水柱高度为h 。

则储水槽液面的压强应满足: p gh gs p ++=ρρ0
接水槽液面的压强也应满足: p gs gH p ++=ρρ0
由以上两式可得H ＝h
，即水柱高度等于出水口到进水口的高度差，由于水图 1-1
图 1-2
与管之间有粘滞阻力，因而实际上h ＜H 。

该实验不仅说明了大气压的存在，同时也是利用大气压的一个很有趣的实验。

2、另一个有趣的实验
1．装置 如图1-3所示，用一根直径约2.0cm 左右的长有机玻璃管（或玻璃管），将端部打磨平整后，一端用有机玻璃片滴入少许三氯甲烷粘结封口，另找一个直径稍小于有机玻璃管的小瓶或有机玻璃管同样封闭
端面，使大管内径与小管外经之差在1mm 左右（以小瓶、小
管能在大管内自由移动为宜）。

2．实验现象 实验时先在外管内灌满水，将小瓶（小管）
插入外管后再倒转成图1-3所示垂直向下形式，此时可看见
管内水徐徐流下，小瓶不但不会落下，反而会渐渐上升，一
直到管的顶部为止。

通过本实验可以说明，小瓶（小管）在大玻璃管内上升
的确是与大气压的作用有关的。

因为，当我们在有机玻璃管
的封口上开一个小孔时，若开始实验时用手堵住小孔，重复
上述实验，小瓶徐徐上升；当小瓶升到一定高度时，放开堵
孔手指，小瓶立即落下，这时因长管上端也有空气，管内形
不成真空，所以小瓶（小管）会落下。

3．实验成功所需条件 假定在两管倒过来的一瞬间成图1-3所示的情况（这时刻，水和小管还基本处于静止状态）。

我们以小管为研究对象，小管主要受到三个力：重力G 、向上的大气压力F 1 = p 0S ( p 0为大气压强、S 为小管外径截面积)、水对小管顶部外壁的向下的平均压力 F 2= p b S ( p b 为小管顶部外壁所受平均压强，可以认为是b 点的压强）。

小管所受向上的合力为：
F = F 1 –F 2 -G
式中，G 和F 1 是恒定的，而F 2（p b ）是随实验条件而变化的。

若开始时小管插入大管水中的深度是h 。

那么，只要水是静止或流速很小，可以认为这时大气压强在水中传递的过程中大小不变，而且各向同性。

因此，小管顶部b 处的平均压强为：
p b = p a - ρgh = p 0 –ρgh
因而，
图 1-3
F2=（p0–ρgh）S
由此得到向上的合力的大小为：
F= F1–F2–G =ρghS – G
由上式可知，在两管倒过来的这一瞬间，如果ρghS >G，则F＞0，小管就要向上运动；如果ρghS <G，则F＜0，小管就要向下运动。

而hS就是开始时小管排开大管中水的体积。

所以，这一实验要能做成功，必须满足的一个条件是：开始时小管排开水的重力ρghS要大于小管本身的重力G。

为了使这个条件得到满足，在操作时应先将大管差不多灌满水，再将小管放在大管中，使其正好浮在水中，这时ρghS=G，然后将小管尽可能往水中按下一些，使得ρghS >G，最后迅速将两管倒过来。

若实验条件选择不当，如h太小或G太大，此实验都难以成功。

当小管向上运动后，大管中的水就被排挤而流出。

这时，影响小管向上运动的因素（力）总共有四个，总的效果仍使F保持向上，即保持小管渐渐上升。

另外需要注意的是，大管、小管粗细相差不要太大，否则，即使刚开始的瞬间满足ρghS >G的条件，但由于水迅速沿两管壁流下，因而h迅速减小，从而使得F＜0，小管落下。

通过这两个精彩的实验，不仅能看到颇为生动有趣的现象，还能启迪智慧。