制作并組裝液體內部壓強實驗裝置

摘要:用量筒和自制的長柄鐵皮托板、變向探頭盒、簡易壓強計組裝而成的液體內部壓強實驗裝置，可代替2113液體內部壓強實驗器、2114微小壓強計或2185液體壓強與深度關系實驗器做初中物理“液體內部的壓強”內容的三個實驗。能降低實驗成本、節省經費，還能啟發學生的創新意識，培養學生的綜合能力。本文對本裝置的制作、組裝和使用方法作了詳細介紹。

關鍵詞:量筒;組裝;低成本;液體內部壓強;實驗裝置

中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2010)3(S)-0058-2

本裝置是由廉價物品和廢料制成的長柄鐵皮托板、變向探頭盒及簡易壓強計，與實驗室現有的最普通的儀器量筒組裝而成:是筆者挖掘校本教育資源，拓寬現有教學儀器用途[1、2]，基于量筒組裝的十種(其中有三種[3]在已發表的論文中作了介紹)低成本實驗裝置之一;也是本著新課改要求，緊扣新初中物理課本內容研制的能啟發學生創新意識，培養其綜合能力的教具。這一裝置完全可代替現有的三種舊教學儀器用于實驗教學，實踐證明教學效果很不錯。它的制作成本低、制作方法簡單，學生完全可以自制，因而很有推廣應用前景。現作如下介紹:

1 教具裝置圖(圖1)

2 特點和用途

2.1 特點

(1)制作手動磁控變向探頭盒簡單容易，使用方便，解決了“2113液體內部壓強計”中的機械旋轉變向探頭盒在實驗時因皮帶打滑而轉向失靈的問題。

(2)制作簡易壓強計方法簡單，幾乎無成本，與“2114微小壓強計”相比較，價廉而耐用。

(3)實驗可分三次演示液體內部上、下和左右的壓強，雖增多了實驗步驟，其實，由于借助量筒外壁的體積刻度線來標示探頭盒在液體內部深度的辦法簡單而省時，且實驗成功率高，反而節省時間。

(4)全套裝置組裝簡單，易于操作，教學效果好。

2.2 用途

講授初中物理4中“液體內部的壓強”一節內容時，可代替“2113液體內部壓強實驗器”、“2114微小壓強計”或“2185液體壓強與深度關系實驗器”做以下演示實驗:即液體內部同一深度不同方向的壓強;液體內部不同深度的壓強;液體內部的壓強跟液體密度的關系。

3 制作材料

500ml量筒1個，鍍鋅鐵皮1小塊，鋼鋸條1根，φ4螺桿(附螺母)1套，膠卷桶1個，市售φ25圓磁塊2塊，氣球皮1塊，細乳膠管約500mm，中性筆芯桿1根，輸液導管550mm，薄木板1塊250×55mm，計算紙1條230×25mm，塑料藥瓶蓋1個，羊眼圈1個，鐵架臺(附鐵夾)1個，彎曲的小鐵釘8個，透明膠帶、三秒膠等。

4 制作方法

(1)制作長柄鐵皮托板，如圖2所示: 將鍍鋅鐵皮剪成一個與膠卷桶同直徑的圓片，在圓片上帶1個60mm長與鋼鋸條等寬的柄。將長柄與圓片折成直角形狀，在柄端鉆一個小孔。再將鋼鋸條用φ4螺桿連接加長。給鋼鋸條涂凡士林后用透明膠帶纏封，以防生銹。

(2)制作變向探頭盒(圖3):將膠卷桶上部去掉，留1/2且削平邊口;在桶壁鉆一小孔，使端頭內插著約10mm中性筆芯桿的細乳膠管能牢固插入其中。將膠卷桶蓋中心割一個大孔，從氣球皮上剪下一個圓片作為橡皮膜，用三秒膠水粘在它的上面;給桶內裝1塊較厚圓磁塊，蓋上粘有橡皮膜的桶蓋;再給桶底外面用三秒膠或雙面膠帶粘一塊較薄圓磁塊(注:桶內外兩磁塊吸合牢固，可預防桶底外面磁塊被吸貼于鐵皮托板上)。將一個大小適宜的塑料藥瓶蓋內螺絲紋用小刀稍削后，蓋在探頭盒有橡皮膜一端作為保護蓋帽，防止儲放時弄破橡皮膜。

(3)制作簡易壓強計(圖4):在木板上開兩道淺圓底槽，兩槽中部粘上用計算紙自制的毫米標尺，用透明膠帶將其粘封;將輸液導管彎曲、壓入半圓槽內并用U形鐵釘固定在木板上制成U形管(兩端各長出木板約30mm)。最后在標尺上端釘一個羊眼圈(供懸掛用)，給U形管內灌裝上色液(方法:給注射器前端套上從輸液導管上取下的細導管，吸入適量色液后慢慢將細導管從U形管一側插入其底部;邊推注色液邊向上提細導管，直至U形管兩管的液面到O刻度處)。

(4)組裝液體內部壓強演示裝置(見圖1):①將較粗中性筆芯桿筆尖座的金屬筆尖拔掉，留約10mm筆芯桿后把長余的部分切去。用這段帶筆尖座的中性筆芯桿，將一端套著具膜探頭盒的乳膠管與簡易壓強計的U形管連接起來(粗端插入乳膠管，細端插入輸液導管)。②將變向探頭盒置于長柄鐵皮托板上，在盒底磁塊的吸引下會緊緊地貼在上面。③將簡易壓強計懸掛在鐵架臺豎桿上，將內裝適量清水或鹽水的量筒置于鐵架臺底座上。

5 使用方法

先檢查氣密性(將變向探頭盒插入量筒的水中，壓強計U形管中的紅水柱會形成一個水位差，如探頭盒高度不變，水位差也不變，證明裝置不漏氣)，然后開始實驗。

5.1 演示液體內部同一深度不同方向的壓強

(1)把變向探頭盒吸貼在托板上面，橡皮膜則朝上，將長柄鐵皮托板插入量筒的水中，使橡皮膜面與預先設定的量筒外壁一固定刻度(比如是200ml)處于同一水平面，簡易壓強計U形管中的紅水柱會一端升高一端降低，形成一個水位差，記錄下來。

(2)從量筒中提出變向探頭盒將其吸貼在托板下面，橡皮膜則朝下，將長柄鐵皮托板又插入量筒的水中，使橡皮膜面仍與200ml刻度線處于同一水平面，發現簡易壓強計U形管中的水位差不變。

(3)再從量筒中提出變向探頭盒將其緊靠托板吸貼在托板柄側面，橡皮膜則朝水平方向，將長柄鐵皮托板再次插入量筒的水中，使橡皮膜面中心對齊200ml刻度線，U形管中的水位差仍然不變;左右改變探頭盒方向，水位差始終不變。

實驗結論 液體內部同一深度不同方向的壓強相同。

5.2 演示液體內部不同深度的壓強

把變向探頭盒隨意吸貼在托板上，同以上操作一樣，將其沉入量筒內的水中，先淺一些，發現U形管中的水位差小;將其下沉到量筒中部，水位差隨即變大;將其下沉到量筒底部時，水位差則變得更大。

實驗結論 液體內部不同深度的壓強不同，液體越深則壓強越大。

5.3 演示液體內部的壓強跟液體密度的關系

(1)把吸貼著變向探頭盒的長柄鐵皮托板伸入量筒內的水中設定高度處(300ml)，觀察并記錄U形管中的水位差。

(2)把量筒中的清水換成飽和食鹽水后，仍將變向探頭盒置于量筒的300ml刻度處，也觀察并記錄U形管中的水位差。

(3)對比兩次實驗的水位差數據，后者大于前者。

實驗結論 液體內部的壓強跟液體的密度有關，液體的密度越大，其內部的壓強越大。

參考文獻:

[1]韓獨石.拓寬現有教學儀器使用范圍的探索[J].教學儀器，實驗，2006(5):55~56

[2]韓獨石.拓寬現有教學儀器使用范圍改進物理實驗教學[J].教學儀器與實驗，2008(5):8~10

[3]韓獨石.量筒用途拓展實例三則[J].教學儀器與實驗，2007(5):35~36

[4]閻金鐸等.八年級物理[M].北京師范大學出版社，2007

(欄目編輯王柏廬)