神奇的連通器

◎重慶市育才中學(xué)校 李建 李鴻 重慶市四十七中學(xué) 晏敏

連通器在生活中有多種用途，小到茶壺，大到船閘，都是利用了連通器的原理。下面，讓我們自制一個(gè)簡(jiǎn)易連通器來(lái)探索其中的奧秘吧。

一、制作原理

物理學(xué)中把上端開口、下端連通的容器稱為連通器。在連通器內(nèi)裝入同種液體后，當(dāng)液體靜止時(shí)，液面總是齊平的，這個(gè)原理被稱為連通器原理。

連通器原理實(shí)際上是兩個(gè)容器中液體的壓強(qiáng)相同（p1=p2），由于是同種液體，其密度相同，所以液體的深度相同，即h1=h2。如果連通器有多個(gè)內(nèi)腔時(shí)，每個(gè)內(nèi)腔內(nèi)的液面也都是齊平的，如圖1，即h1=h2=h3=h4。

圖1 連通器原理

二、制作材料

貼有序號(hào)標(biāo)簽的空礦泉水瓶（含蓋子）4個(gè)，飲料吸管3根，熱熔膠槍，電烙鐵，剪刀，刻度尺，500 mL 滴有紅墨水的水。

三、制作步驟

1.將4個(gè)空礦泉水瓶依次擺放在桌面上，取出1號(hào)瓶和4號(hào)瓶，用電烙鐵分別在兩個(gè)瓶子下方距離瓶底2 cm處開一個(gè)直徑約5 mm 的小孔。

2.取出2號(hào)瓶和3號(hào)瓶，用電烙鐵分別在兩個(gè)瓶子下方距離瓶底2 cm 處的左右兩側(cè)各開一個(gè)直徑約5 mm 的小孔。

3.用剪刀截取3根長(zhǎng)度均為10 cm的吸管，將吸管插入小孔，依次連接1、2、3、4號(hào)瓶，在吸管接口處用熱熔膠進(jìn)行固定和密封，一個(gè)簡(jiǎn)易連通器就制作完成了，如圖2所示。

圖2 制成的簡(jiǎn)易連通器

四、實(shí)驗(yàn)探究

1.打開1號(hào)瓶瓶蓋，往1號(hào)瓶中加滿滴有少量紅墨水的水，發(fā)現(xiàn)幾乎沒有水從1號(hào)瓶中流入其他瓶中。

2.順次打開2號(hào)瓶、3號(hào)瓶、4號(hào)瓶瓶蓋，發(fā)現(xiàn)水從1號(hào)瓶依次流入2號(hào)瓶、3號(hào)瓶、4號(hào)瓶，直到4個(gè)瓶子的液面全部齊平，如圖3所示。

圖3 順次打開2號(hào)瓶、3號(hào)瓶、4號(hào)瓶瓶蓋，水依次流入4個(gè)瓶中

3.再次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。首先打開1號(hào)瓶、4號(hào)瓶的蓋子，可以看到液體通過2號(hào)瓶、3號(hào)瓶流入4號(hào)瓶，而2號(hào)瓶和3號(hào)瓶的液面沒有明顯變化，如圖4所示。

圖4 2號(hào)瓶、3號(hào)瓶的液面沒有明顯變化

4.接著打開2號(hào)瓶、3號(hào)瓶瓶蓋，發(fā)現(xiàn)2號(hào)瓶、3號(hào)瓶的液面開始上升，直至4個(gè)瓶子的液面全部齊平，如圖5所示。

圖5 4個(gè)瓶子的液面全部齊平

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從連通器到三峽船閘

三峽工程是當(dāng)今世界最大的水利發(fā)電工程。三峽工程建成后，三峽水庫(kù)的蓄水高度約為173米，如此高的水位，輪船是怎樣通過三峽大壩的呢？

這就要用到船閘了。船閘正是利用了連通器的原理。三峽船閘由五級(jí)閘室構(gòu)成，它全長(zhǎng)6.4 公里，其中船閘主體部分1.6 公里，引航道4.8 公里。三峽船閘通過逐級(jí)降低水位，從而讓萬(wàn)噸巨輪也能順利通航。