制作小水气压计测高度

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1、本文发表于85年5月20日的《上海物理小报》制作“小水气压计”测高度福建省莆田第六中学黄建忠学物理很重要的一个方面是要理论联系实际，并能用所学的物理知识来解决日常生活中的一些实际问题。在课余时间，同学们可找一些器材，制作一个“小水气压计”利用它测山的高度，校园教学大楼的高度……。在制作活动中一方面可以更好地理解大气压概念，另一方面也可培养自己动手动脑的能力。下面就介绍“小水气压计”的制作和测山高和楼高的经验公式。1．器材：玻璃瓶一个，最好瓶口要小；瓶塞一个，可用热水瓶的软木塞或橡胶塞，大小要恰能把瓶口塞紧；细玻璃管一根，也可用硬的小孔径塑料管。2．制作：在瓶中装上约3

2、/5的水，在水中滴几滴钢笔水，把水染成红色或蓝色便于观察。在瓶塞中央用大铁钉钻一个小孔，小孔的直径与细玻璃管的直径差不多，在孔中插入细玻璃管，注意细玻璃管与塞子接触紧密，不漏气。再将瓶塞塞在玻璃瓶口上，且将瓶塞塞紧，不漏气，使水面上气体密闭。这时可观察到：细玻璃管内的水位上升到一定高度。这样一个小水气压计就制作好了（如图所示）。3.原理：当把这气压计放在山脚下或楼底时，设山脚或楼底的大气压为P0，瓶内气体压强为P1，h1为水柱升高的长度。水柱升高产生的压强为:P2=ρ水gh1则P0、P1、P2三者关系为:P0=P1-P2=ρ水gh1。。。。。。。。。（1）当把这小水气

3、压计放到山顶或楼顶，设山顶或楼顶的大气压比山脚的大气压减小ΔP；则山顶或楼顶的大气压为：P`0=P0–ΔP；由于瓶内气体密闭，且玻璃管很细，可近似认为瓶内气体的压强不变：P`1=P1设水柱再升高为Δh，则水柱长为:h`1=h1+Δh;水柱升高产生的压强为:P`2=ρ水gh`1则P`0、P`1、P2三者间关系为：P`0=P`1–P`2=P`1–ρ水gh1即：P`0-ΔP=P1–ρ水g（h1+Δh）。。。。。。。（2）由（1）式一（2）式得大气压的改变量为：ΔP0=ρ水g（h1+Δh）即：ΔP0=1X103gΔh）。。。。。。。。。。。（3）这种“小水气压计”作用：通过测

4、量水柱高度改变量就可由（3）式就可求出大气压的改变量。那么如何利用这个“小水气压计”来测山的高度、楼的高度？让我们来很好地领会初中物理课本（老教材82年版）第一册P127～P128页的一段话：“。。在海拔2千米内，可以近似认为每升高12米或大气压下降1毫米汞柱。”“降低1毫米汞柱”即大气压减小的数值为：P=ρgh=13.6×103×g×10-3=13.6g当大气压改变1帕斯卡,则对应海拔高变了:12/13.6g米.当大气压改变ΔP帕斯卡时,则海拔高变了:H=(12/13.6)×g×ΔP。。。。。。。。（4）（H即为测山高的高度或楼高的高度）把（3）代入（4）式：H=(

5、12/13.6)×g×1X103×g×Δh=882.35Δh从而得到测山高或楼高的经验公式:H=882.35Δh。。。。。。（5）4、测量：同学们拿着这自制的气压计（注意手拿瓶底，保证密封气体的温度变化不大）先在山脚下或大楼底，记下细玻璃管中的水位，后再把它到山顶或楼顶，再记下这时细玻璃管的水位，量出这两次水位的高度差Δh，按（5）式就可求出山高或楼高的近似值。测量结束后，问问老师式查查资料搞清楚楼高或山高的真实值，与测量值比较，看看偏差多少？几位同学一起讨论一下，偏差的原因是什么？如果是高中的同学想想测高经验公式该如何修正。