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帕斯卡定律实验装置

发布时间:2021-02-19 13:21:14

A. 帕斯卡怎样发现的帕斯卡定律

他弄来一段水管,接在水龙头上,把另一头扬得高高的,看水往外喷。他还用钉子把好水管钻上几个孔,让水也从小孔里喷“抛物线”。

帕斯卡的行为令爸爸更加生气:“怎么学起玩水了,你这孩子变了,不做正经事了。”

“玩水有什么不好,我有几个问题弄不清楚嘛!”帕斯卡不吃爸爸那一套,照样我行我素,挺有兴趣地摆弄着水管。经过多次细心的观察后,他发现了一个有趣的现象:从小孔里喷出的水流都一样长。

没多久,水管就破烂不堪了,帕斯卡又找来较薄的橡皮管子,费了很大劲才把管子安到水龙头上。细管子顿时被撑得又粗又壮,帕斯卡睁大惊奇的眼睛想:“水究竟从哪儿来这么大的力量?”

帕斯卡决定把这个问题弄个水落石出。他找来一个四周扎有一些小孔的空心球,然后把球上连接一个圆筒,圆筒里安了个可以来回移动的活塞。再将球和圆筒里灌满水,然后用力往里按活塞,水便从球四周的小孔里均匀地向外喷射,真是好玩极了。

帕斯卡重复了一遍又一遍,经仔细观察,他发现:如果不按活塞,水也就不向外喷射。帕斯卡觉得这太神秘了,但他怎么也弄不清楚秘密之所在,也不急于去问爸爸,认为应该自己解决问题。

帕斯卡对揭开这个秘密有着强烈的愿望,便不断学习科学文化知识充实自己。当他长大以后,更加对幼年时“玩”水产生的现象感兴趣。于是,他决定继续进行他的“玩”水实验,不过这次不是在水龙头下悄悄地玩,而是在实验室公开地“玩”,并且有了许多仪器、设备实验装置做辅助。

1648年,经过无数次的实验和精确计算。帕斯卡终于总结出了一条规律:“加在密闭液体上的压强,能够按照原来的大小由液体向各个方向传递。”物理学把它叫做“帕斯卡定律”。

B. 水压机是如何发明的

在帕斯卡之前就有人研究过液体静力学,并且不很明确地得到了帕斯卡定律。例如荷兰人斯蒂文就曾用实验演示过液体中的压强,他得出结论:液体对盛放液体的容器之底部所施的力只取决于承受压力的面积和它上面液柱的高度,而与容器的形状无关。

斯蒂文的实验装置中,容器ABCD注满了水,容器底部有一圆形开口EF,盖着一个木制的底盖GH。另有一个容器IRL与ABCD一样高,也注满水,底部也有同样大小的开口和底盖。他用杠杆拉住底盖,杠杆的另一端加重物T与S,底盖分别被重物T与S提起,而T与S彼此相等。这就证明了,尽管这两个容器的水重不一样,但底盖承受的压力都一样。

接着,斯蒂文在这个基础上,证明了液体中各个方向的压强只决定于所处的高度。

帕斯卡更深入地研究了液体的静压力。他明确地表述了液体中任何点上各个方向的压强相等的原理。他的成功主要是把大气压的成因用于解释液体中的压强,找到了两者的共性,并且巧妙地把实验和推理结合起来。他在死后第二年出版的著作《论液体的平衡及空气重量》(1663年)中论述了液体的平衡和浸在液体中的物体所受的压力,接着根据这些结果解释了以前归结为自然界厌恶真空的种种现象。在这本书中,帕斯卡首先介绍一系列实验结果,然后根据这些实验结果展开了严密的推理。

他在论述液体中压强的传递时,以水压机模型为例进行推理,写道:“如有一充水容器,除两出口外,其余完全封闭。一个出口比另一出口大100倍。设在每一出口中放入一个大小恰好合适的活塞。一个人推小活塞的推力等于100个人对大活塞施加的推力,所以一个人的力可以胜过99个人的力。”

为什么小力能克服大力呢?帕斯卡认为这和杠杆原理有类似之处。他依照杠杆原理的推理来证明上述结论:“由于容器内水的连续性和流动性,压强应遍及容器内各个部分,小活塞把水推动1英寸,水就使大活塞推进1%英寸。100磅水移动一英寸与1磅水移动100英寸,显然是同样一回事。”

也就是说:小力虽然只有大力的1%,但其作用距离却是大力的100倍,所以效果是相等的。

接着帕斯卡进一步推理:大活塞的力虽然比小活塞的力大100倍,但它与水接触的面积也大100倍,所以每部分水的压强即单位面积所受的力和小活塞仍然相等。而大活塞所处的位置是任意的,所以这一关系与大活塞所处的位置无关,与其远近和方向也无关。

于是,帕斯卡就得出了后来表述为帕斯卡定律的明确结论:“在密闭容器里液体中任何地方施加压力,其压强将毫无损失地经液体传递到各个部分并垂直于液体的所有表面。”

C. 帕斯卡的简介

帕斯卡是法国著名的数学家、物理学家、哲学家和散文家。

1623年6月19日诞生于法国多姆山省克莱蒙费朗城。帕斯卡没有受过正规的学校教育。他4岁时母亲病故,由受过高等教育、担任政府官员的父亲和两个姐姐负责对他进行教育和培养。他父亲是一位受人尊敬的数学家,在其精心地教育下,帕斯卡很小时就精通欧几里得几何,他自己独立地发现出欧几里得的前32条定理,而且顺序也完全正确。12岁独自发现了“三角形的内角和等于180度”后,开始师从父亲学习数学。1631年帕斯卡随家移居巴黎。父亲发现帕斯卡很有出息,在他16岁那年,满心喜欢地带他参加巴黎数学家和物理学家小组(法国巴黎科学院的前身)的学术活动,让他开开眼界,17岁时帕斯卡写成了数学水平很高的《圆锥截线论》一文,这是他研究德扎尔格关于综合射影几何的经典工作的结果。

1641年帕斯卡又随家移居鲁昂。1642年到1644年间帮助父亲做税务计算工作时,帕斯卡发明了加法器,这是世界上最早的计算器,现陈列于法国博物馆中。1610年他接受了宗教教义,但仍致力于科学实验活动,到年之间,帕斯卡集中精力进行关于真空和流体静力学的研究,取得了一系列重大成果。 1647年重返巴黎居住。他根据托里拆利的理论,进行了大量的实验,1647年的实验曾轰动整个巴黎,他自己说:他的实验根本指导思想是,反对“自然厌恶真空”的传统观念。1647年到1648年,他发表了有关真空问题的论文。1648年帕斯卡设想并进行了对同一地区不同高度大气压强测量的实验,发现了随着高度降低,大气压强增大的规律。在这几年中,帕斯卡在实验中不断取得新发现,并且有多项重大发明,如发明了注射器、水压机,改进了托里拆利的水银气压计等。1649年到1651年,帕斯卡同他的合作者皮埃尔(Perier)详细测量同一地点的大气压变化情况,成为利用气压计进行天气预报的先驱。1651年帕斯卡开始总结他的实验成果,到1654年写成了《液体平衡及空气重量的论文集》,1663年正式出版。此后帕斯卡转入了神学研究,1655年他进入神学中心披特垒阿尔。他从怀疑论出发,认为感性和理性知识都不可靠,从而得出信仰高于一切的结论。

1646年前帕斯卡一家都信奉天主教。由于他父亲的一场病,使他同一种更加深奥的宗教信仰方式有所接触,对他以后的生活影响很大。帕斯卡和数学家费马通信,他们一起解决某一个上流社会的赌徒兼业余哲学家送来的一个问题,他弄不清楚他赌掷三个骰子出现某种组合时为什么老是输钱。在他们解决这个问题的过程中,奠定了近代概率论的基础。在他暂短的一生中作出了许多贡献,以在数学及物理学中的贡献最大。1646年他为了检验意大利物理学家伽利略和托里拆利的理论,制作了水银气压计,在能俯视巴黎的克莱蒙费朗的山顶上反复地进行了大气压的实验,为流体动力学和流体静力学的研究铺平了道路。实验中他为了改进托里拆利的气压汁,他在帕斯卡定律的基础上发明了注射器,并创造了水压机。他关于真空问题的研究和著作,更加提高了他的声望。他从小就体质虚弱,又因过度劳累而使疾病缠身。然而正是他在病休的1651~1654年间,紧张地进行科学工作,写成了关于液体平衡、空气的重量和密度及算术三角形等多篇论文,后一篇论文成为概率论的基础。在 1655~1659年间还写了许多宗教著作。晚年,有人建议他把关于旋轮线的研究结果发表出来,于是他又沉浸于科学兴趣之中,但从1659年2月起,病情加重,使他不能正常工作,而安于虔诚的宗教生活。最后,在巨大的病痛中逝世。

1662年8月19日帕斯卡逝世,终年39岁。后人为纪念帕斯卡,用他的名字来命名压强的单位,简称“帕”。

研究领域

帕斯卡的成就是多方面的。他在数学和物理学方面所做出的贡献,在科学史上占有极其重要的地位。

帕斯卡的数学造诣很深。除对概率论等方面有卓越贡献外,最突出的是著名的帕斯卡定理--他在《关于圆锥曲线的论文》中提出的。帕斯卡定理是射影几何的一个重要定理,即“圆锥曲线内接六边形其三对边的交点共线”。

在代数研究中,他发表过多篇关于算术级数及二项式系数的论文,发现了二项式展开式的系数规律,即著名的“帕斯卡三角形”。(在我国称 “杨辉三角形”),他与费马共同建立了概率论和组合论的基础,并得出了关于概率论问题的一系列解法。他研究了摆线问题,得出了不同曲线面积和重心的一般求法。他计算了三角函数和正切的积分,最早引入了椭圆积分。

研究贡献

1、1639年,他发表了一篇出色的数学论文《论圆锥曲线》

2、他撰写的哲学名著《思想录》

3、帕斯卡发现了大气压强随着高度的规律。他不仅重复了托里拆利实验,而且验证了他自己的推论:既然大气 压力是由空气重量产生的,那么在海拔越高的地方,玻璃管中的液柱就应该越短。

4、《致外省人书》

5、1641年,帕斯卡发明了加法器

6、《关于圆锥曲线的论文》

7、发现帕斯卡定律(流体(气体或液体)力学中,指封闭容器中的静止流体的某一部分发生的压强变化,将毫无损失地传递至流体的各个部分和容器壁压强等于作用力除以作用面积。根据帕斯卡原理,在水力系统中的一个活塞上施加一定的压强,必将在另一个活塞上产生相同的压强增量。如果第二个活塞的面积是第一个活塞的面积的10倍,那么作用于第二个活塞上的力将增大为第一个活塞的10倍,而两个活塞上的压强仍然相等。水压机就是帕斯卡原理的实例。它具有多种用途,如液压制动等。

8、帕斯卡还发现:静止流体中任一点的压强各向相等,即该点在通过它的所有平面上的压强都相等,这一事实也称作帕斯卡原理(定律)。
有关物理学的小插曲
有这样一则笑话:死后的科学家都到了天堂。有一天,科学家们玩捉迷藏,轮到爱因斯坦抓人。他数了100个数后,发现牛顿站在身边,就说:“牛顿,我抓住你了。”
“不,你抓的不是牛顿。”
“那你是谁?”爱因斯坦问。
“你看我脚下是什么?”牛顿狡猾地一笑。
爱因斯坦看到,牛顿脚下是一块边长为一米的正方形木板。
“我站在一平方米的木板上,就是‘牛顿/平方米’所以你抓到的不是牛顿,而是‘帕斯卡’①。”

爱因斯坦听后,叫来帕斯卡。帕斯卡听后微笑了一下,弯腰捡起了牛顿脚下的木板对爱因斯坦说:“我现在是帕斯卡,对吗?”说罢,一下把木板丢了出去。“没有了平方米,现在,我是牛顿。”
① 如果不明白,参见压强

补充
帕斯卡(Pascal,Blaise),法国数学家、物理学家、近代概率论的奠基者。他提出一个关于液体压力的定律,后人称为帕斯卡定律。他建立的直觉主义原则对于后来一些哲学家,如卢梭和伯格森等都有影响。
帕斯卡生于法国奥弗涅的克莱蒙费朗,帕斯卡从小就智力高人一等,12岁时就爱上数学,他父亲是一位受人尊敬的数学家,在其精心地教育下,帕斯卡很小时就精通欧几里得几何,他自己独立地发现出欧几里得的前32条定理,而且顺序也完全正确。12岁独自发现了 “三角形的内角和等于180度”后,开始师从父亲学习数学。16岁就参加巴黎数学家和物理学家小组(法国科学院的前身),17岁时写成数学水平很高的《圆锥截线论》一文,这是他研究德扎尔格关于综合射影几何的经典工作的结果。笛卡儿坚决不相信16岁的孩子能够写出来这样的书,帕斯卡反过来也不承认笛卡儿的解析几何的价值。1642年,刚满19岁的他,设计制造了世界上第一架机械式计算装置——使用齿轮进行加减运算的计算机,原只是想帮助他父亲计算税收用,这是他为了减轻父亲计算中的负担,动脑筋想出来的,却因此而闻名于当时,它成为后来的计算机的雏型。在加法机研制成功之后,帕斯卡认为:人的某些思维过程与机械过程没有差别,因此可以设想用机械模拟人的思维活动。
1646年前帕斯卡一家都信奉天主教。由于他父亲的一场病,使他同一种更加深奥的宗教信仰方式有所接触,对他以后的生活影响很大。帕斯卡和数学家费马通信,他们一起解决某一个上流社会的赌徒兼业余哲学家送来的一个问题,他弄不清楚他赌掷三个骰子出现某种组合时为什么老是输钱。在他们解决这个问题的过程中,奠定了近代概率论的基础。在他暂短的一生中作出了许多贡献,以在数学及物理学中的贡献最大。1646年他为了检验意大利物理学家伽利略和托里拆利的理论,制作了水银气压计,在能俯视巴黎的克莱蒙费朗的山顶上反复地进行了大气压的实验,为流体动力学和流体静力学的研究铺平了道路。实验中他为了改进托里拆利的气压汁,他在帕斯卡定律的基础上发明了注射器,并创造了水压机。他关于真空问题的研究和著作,更加提高了他的声望。他从小就体质虚弱,又因过度劳累而使疾病缠身。然而正是他在病休的1651~1654年间,紧张地进行科学工作,写成了关于液体平衡、空气的重量和密度及算术三角形等多篇论文,后一篇论文成为概率论的基础。在1655~1659年间还写了许多宗教著作。晚年,有人建议他把关于旋轮线的研究结果发表出来,于是他又沉浸于科学兴趣之中,但从1659年2月起,病情加重,使他不能正常工作,而安于虔诚的宗教生活。最后,在巨大的病痛中逝世。
帕斯卡定律是流体(气体或液体)力学中,指封闭容器中的静止流体的某一部分发生的压强变化,将毫无损失地传递至流体的各个部分和容器壁。帕斯卡首先阐述了此定律。压强等于作用力除以作用面积。根据帕斯卡原理,在水力系统中的一个活塞上施加一定的压强,必将在另一个活塞上产生相同的压强增量。如果第二个活塞的面积是第一个活塞的面积的10倍,那么作用于第二个活塞上的力将增大为第一个活塞的10倍,而两个活塞上的压强仍然相等。水压机就是帕斯卡原理的实例。它具有多种用途,如液压制动等。帕斯卡还发现:静止流体中任一点的压强各向相等,即该点在通过它的所有平面上的压强都相等。这一事实也称作帕斯卡原理(定律)。
帕斯卡在数学方面的贡献也很杰出。1639年,他在一篇出色的数学论文《论圆锥曲线》,提出了一条定理,后人把它叫做帕斯卡定理。他还提出了有名的帕斯卡三角形,阐明了代数中二项式展开的系数规律。数学家德札尔格非常欣赏帕斯卡的才华,把这个曲线命名为 “帕斯卡神秘六线形”,并亲自担任了帕斯卡的教师。
在他撰写的哲学名著《思想录》 里,帕斯卡留给世人一句名言:“人只不过是一根芦苇, 是自然界最脆弱的东西,但他是一根有思想的芦苇。” 科学界铭记着帕斯卡的功绩,国际单位制规定“压强”单位为“帕斯卡”,是因为他率先提出了描述液体压强性质的“帕斯卡定律”。计算机领域更不会忘记帕斯卡的贡献,1971年面世的PASCAL语言,也是为了纪念这位先驱,使帕斯卡的英名长留在电脑时代里。

压强单位,物体每平方米的面积上受的的压力为1牛顿时,压强就是1帕斯卡。这个单位名称是为了纪念法国科学家帕斯卡(BLAISE PASCAL)而定的。简称帕。

D. 世界上第一台水压机是怎么发明出来的

在帕斯卡之前就有人研究过液体静力学,并且不很明确地得到了帕斯卡定律。例如荷兰人斯蒂文就曾用实验演示过液体中的压强,他得出结论:液体对盛放液体的容器之底部所施的力只取决于承受压力的面积和它上面液柱的高度,而与容器的形状无关。
斯蒂文的实验装置中,容器ABCD注满了水,容器底部有一圆形开口EF,盖着一个木制的底盖GH。另有一个容器IRL与ABCD一样高,也注满水,底部也有同样大小的开口和底盖。他用杠杆拉住底盖,杠杆的另一端加重物T与S,底盖分别被重物T与S提起,而T与S彼此相等。这就证明了,尽管这两个容器的水重不一样,但底盖承受的压力都一样。
接着,斯蒂文在这个基础上,证明了液体中各个方向的压强只决定于所处的高度。
帕斯卡更深入地研究了液体的静压力。他明确地表述了液体中任何点上各个方向的压强相等的原理。他的成功主要是把大气压的成因用于解释液体中的压强,找到了两者的共性,并且巧妙地把实验和推理结合起来。他在死后第二年出版的著作《论液体的平衡及空气重量》(1663年)中论述了液体的平衡和浸在液体中的物体所受的压力,接着根据这些结果解释了以前归结为自然界厌恶真空的种种现象。在这本书中,帕斯卡首先介绍一系列实验结果,然后根据这些实验结果展开了严密的推理。
他在论述液体中压强的传递时,以水压机模型为例进行推理,写道:“如有一充水容器,除两出口外,其余完全封闭。一个出口比另一出口大100倍。设在每一出口中放入一个大小恰好合适的活塞。一个人推小活塞的推力等于100个人对大活塞施加的推力,所以一个人的力可以胜过99个人的力。”
为什么小力能克服大力呢?帕斯卡认为这和杠杆原理有类似之处。他依照杠杆原理的推理来证明上述结论:“由于容器内水的连续性和流动性,压强应遍及容器内各个部分,小活塞把水推动1英寸,水就使大活塞推进1%英寸。100磅水移动一英寸与1磅水移动100英寸,显然是同样一回事。”
也就是说:小力虽然只有大力的1%,但其作用距离却是大力的100倍,所以效果是相等的。
接着帕斯卡进一步推理:大活塞的力虽然比小活塞的力大100倍,但它与水接触的面积也大100倍,所以每部分水的压强即单位面积所受的力和小活塞仍然相等。而大活塞所处的位置是任意的,所以这一关系与大活塞所处的位置无关,与其远近和方向也无关。
于是,帕斯卡就得出了后来表述为帕斯卡定律的明确结论:“在密闭容器里液体中任何地方施加压力,其压强将毫无损失地经液体传递到各个部分并垂直于液体的所有表面。”

E. GeoGebra 的概率视图里面的帕斯卡分布怎么使用

试验次数×成功概率就是成功次数
这里主要通过实验次数来控制条形图的稠密度的

F. 帕斯卡定理(数学)的内容。

http://ke..com/view/540240.htm

参考百抄度知道、网络和文库。

G. 求科学压强、浮力、溶液竞赛题(初二),最好是真题,越难越好!

二、(15分)(1996年复赛)小杰家的压力锅锅盖上标有“××铝制品厂24厘米压力锅”的字样,他测得限压阀的质量是100克,排气孔的直径约为3毫米。这个压力锅正常工作时内部水蒸气的最大压强相当于大气压的多少倍?锅盖至少要能承受多大压力才能保证安全?(大气压强为l.01×105帕)
答案:设大气压为P0, 代入数值,得P=2.4×105帕。所以,锅内的最大压强为大气压强的2.4倍。
锅盖承受的压力等于锅内、外的压力差,代入数值,得F=6.3×103牛。
2.(1997年全国复赛)如图所示,放在水平桌面上的容器A为圆柱形,容器B为圆锥形,两容器本身的质量和底面积都相同,装入深度相同的水后,再分别放入相同质量的木块,如图所示,下列说法中正确的是: [ D ]
A.放入木块前,两容器对桌面的压力相等
B.放入木块前,由于A容器中的水多于B容器,所以A容器底部受水的压力大于B容器
C.放入木块后,两容器底部所受水的压力相等
D.放入木块后,B′容器底受水的压力大于A′容器底所受水的压力
13.(1997年全国复赛)如下图所示的三个容器中分别装有酒精、清水与盐水,它们对容器底部的压力相等,则所装三种液体中,质量最大的是________,质量最小的是_______。
答案:酒精,盐水
四、(12分)(1997年全国复赛)小杰家的压力锅盖上标有“××铝制品厂24公分压力锅”的字样。他测得限压阀的质量是100克,排气孔的直径为3毫米,这个压力锅正常工作时内部水蒸气的最大压强相当于大气压的多少倍?锅盖至少要能承受多大压力才能保证安全?(大气压强为1.01×105帕)
答案: 锅内最大压强是大气压强的2.4倍。锅盖的有效面积为:S’=πD24
锅盖至少要能承受的压力等于锅内外的压力差:
一、(8分)(1998年全国复赛)如图1所示,是一种自行车的打气筒的截面示意图,其中有一处地方结构没有画全,请根据打气的原理和过程,在图上补全结构,并用文字简要说明这种打气筒跟普通气筒不同的打气原理。

答案:如图1所示,在小筒右侧进气管处应装有活门,空气只能进入小筒,不能从小筒回到右侧大筒。这种气筒的特点是:打气时能在小筒中储存压缩气体,比较均匀地向车胎里打气。

六、(14分)(第十二届全国复赛)小刚今年15岁因重感冒输液,针头插在左手臂的静脉上,其间他必须下床,这时他发现只有右手把药瓶高高举起时血液才不会回流到输液管内,试根据这个现象估算,他手上静脉的血压比大气压强大多少,这个差值相当于多少mmHg产生的压强(水银的密度是13.6×103kg/m3)?
答案:右手高举药瓶时,羡慕中的液面与针头的高度差约为1m,这个液柱产生的压强就等于静脉血压与大气压之差。△p=ρgh 代入数值后,得 △p=104Pa
由于水银的密度是水的密度的13.6倍,所以要产生同样大的压强,水银柱的高度只需1m/13.6,即74 mm。
一、 (第十三届全国复赛)现在许多平房和多层建筑的屋顶都安装了太阳能热水器,用于家庭洗浴。试分析热水器对供水压力、水管强度两方面的要求。
答案:设热水器距地面的高度为h,热水器中的水在地面附近产生的压强为p=ρgh
供水管要能把水送到热水器上,水压要大于p。(到此可得15分,答出以下再加4分)
例如:楼顶高10m,要求供水压强大于p=ρgh=10¬¬3×10×10=1×105Pa,相当于标准大气压。
底层的水管要能承受105Pa以上的压强,顶层水管的耐压要求可以低些,例如直接与热水器相连的水管可以用塑料管。
二、(第十三届全国复赛)采取什么方法可以把大块马铃薯尽快煮熟?尽可能多得写出可行的方法,并说明其中的物理原理和这种方法的优缺点或适用场合。
答案: 1、使用高压锅,压强增大,锅内水的沸点增高,可以用较短时间把马铃薯煮熟。优点是速度快,而且由于温度高,马铃薯更好吃,缺点是不能随时开锅观察,有可能性把马铃薯煮烂。2、把马铃薯切成小块再煮。这是因为热量比较容易到达小块马铃薯内部,内部温度上升较快。优点是简单易行,缺点是水分过多地深入马铃薯内部,口味变差,营养也有损
四(第十三届全国复赛)利用空的塑料饮料瓶(如矿泉水瓶)能做哪些物理实验?尽可能多地写出来。要求写出实验的装置和制作要点(必要时画出简图)、简明操作步骤、所根据的物理原理。
答案:可做一个抽水机模型。在瓶盖上挖一个直径1cm左右的孔,再剪一个比孔稍大的塑
料片。用塑料片把孔盖住,用软布和万能胶把塑料片的一边与瓶盖粘牢,使它成为一个单向阀门。在饮料瓶的侧面开一个小孔,再把瓶盖拧牢,抽水机模型就做成了。使用时,把瓶盖向下插入水中,一只手用力捏,排出瓶内部分空气,然后用另一只手堵住瓶侧面小孔,松开捏瓶的那只手,水就在大气压的作用下上升到瓶中。再露出瓶侧面小孔,用力捏瓶,水就从小孔流出。说出两个实验即得25分,说出更多可加分。
二、(14分)(第十五届全国复赛)类比水压是形成水流的原因,李楠同学猜想,血液在血管内流动时也需要一定的压力差来维持。假设血液匀速通过长度一定的血管时,受到的阻力 与血液的流速 成正比,即 。那么,要想让血液匀速流过,血管两端就需要一定的压力差。设血管截面积为 时,两端所需的压强差为 ;若血管截面积减少10%时,为了维持在相同的时间内流过同样体积的血液,压强差必须变为 。请你通过计算比较 的大小,说明血管变细可能是诱发高血压的重要因素之一。
答案:假设截面积为 时的压强差为 ,流速为 ,
假设截面积为 时的压强为 ,流速为 ;
依题意可列方程: ① (3分)
② (3分)
由①、②两式可得: ③ (2分)
又相同的时间内流过同样体积的血液,所以有:

④ (2分)
由④式可得 ⑤ (2分)
⑤式代入③式可得 <1
即 < ,说明血管变细血压增高,血管变细可能是诱发高血压的重要因素之一。(2分)
6.(1992年全国初赛)拖拉机的履带是由一块块金属板做成的,每块板上都有一、二条凸起的棱 [ C ]
A.金属板和它上面的棱都是为了减小对地面的压强。
B.金属板和它上面的棱都是为了增大对地面的压强。
C.金属板是为了减小对地面的压强;棱是为了增大对地面的压强。
D.金属板是为了增大对地面的压强;棱是为了减小对地面的压强。
7.(1992年全国初赛)冬天,把自来水笔从室外带到室内,有时会有墨水流出。这主要是因为 [C ]
A.墨水受热膨胀,流出来了。
B.笔囊受热膨胀,把墨水挤出来了。
C.笔囊中的空气受热膨胀,把墨水挤出来了。
D.笔尖处的缝隙受热膨胀,使墨水漏出来了。
5.(1992年全国初赛)医生测量血压时将逐渐以国际单位于帕(l千帕=1000帕斯卡)取代旧单位毫米汞柱。已知水银的密度是13.6×103千克/米3,还知道1帕斯卡=________牛顿/米3,这样就能得出1毫米汞柱=_______帕斯卡。1991年的高等学校招生体检标准规定,肱动脉舒张压超过11.46千帕的考生不能报考地质勘探等专业,这里11.46千帕=________毫米汞柱。
答案:1 133 86
六、(8分)(1992年全国初赛)
液压电梯(如图)是一项新枝术,它可以为十层以下的旧楼加设电梯而无需在楼顶增建悬挂轿箱用的机房。

1.液压机的柱塞通过滑轮和钢索带动轿箱上升,如图。为使轿箱上升18米,液压机柱塞要上升多少米?
2.有一种液压电梯,轿箱本身质量是1300千克,油泵最大油压是2.3×106帕斯卡,厂家所能提供的油压机柱塞直径为(单位:毫米)60、85、105、140、184、238六种。通过计算说明应该选用哪种直径的柱塞。(由于柱塞本身受到重力作用及轿箱加速上升时需要较大的牵引力,厂家要求将柱塞直径扩大到计算值的1.4倍,然后从所给的六种规格中选取。)
答案:1.9米
2.m——轿箱与负荷的总质量,P——最大油压,D—一柱塞直径
钢索拉力 F1=mg………………………(1)
柱塞举力 F2=2mg……………………(2)

代入数值,得D=0.119米……………………(4)
0.119米×1.4=0.167米………………………(5)
应该选用柱塞直径为184毫米的液压机。4.(1993年全国初赛)城市燃气供应行业常用毫米水柱作为燃气的压强单位。JMB-3型煤气表的铭牌如下表所示(铭牌中“压力”指的是压强)。当煤气的压强大于______帕,小于______帕时,这种煤气表可以正常工作。
JMB-3型煤气表
额定流量2.5米/时 使用压力50~300毫米水柱
回转数 41.7转/分 使用介质 城市煤气
出厂日期 1991.4
北京煤气表厂
答案:490;2940
七、(8分)(1993年全国初赛)有些家用玻璃茶几的桌架是用四个塑料吸盘吸附在桌面上的(图12所示)。如果每个吸盘的直径是4厘米,计算一下,桌架质量不超过多少时,抬起桌面就能把桌架带起。实际上,所能带起的桌架质量总小于上述计算值,请分析原因。

答案:桌架是依靠四个吸盘所受大气压力而带起。假设吸盘内的空气全被排出,则大气压力
F=4pS=4×1.01×105帕×3.14×0.022米2=507牛

实际上吸盘中的空气不可能完全被排出,所以实际所带起的质量总小于上述计算值。
5.(1994年全国初赛)手持抽气、打气两用气筒的构造如图1所示,a为筒身,B为活塞,C和J是气门装置,类似于自行车内胎上套有气门芯的气门嘴,起阀门作用。使用这种气筒时 [ A ]

A.接D气门,起打气作用;接c气门,起抽气作用。
B.接D气门,起抽气作用;接C气门,起打气作用。
C.向外拉活塞,2个气门都起抽气作用。
D.向里推活塞,2个气门都起打气作用。
四、(6分)(1994年全国初赛)利用日常生活中装饮料的塑料空瓶可以做演示液体压强或大气压强存在和性质的物理实验。请就演示液体压强和大气压强的实验各举一个实例。要求制作方法简单,并只附加少量其他辅助器材,写明制作方法、实验步骤和说明了什么物理内容。
答案:演示液体压强的实验:
1.在不同高度处扎小孔;注入水;演示液体内部压强随深度变化。
2.在同一高度处不同方向扎小孔;瓶中装满水,盖紧盖,挤瓶,说明帕斯卡定律。
3.去瓶底,扎上橡皮膜;筒内装水,橡皮膜向下凸出,说明液体对容器底有压强。
演示大气压强的实验:
1.在盖上扎小孔;放入水中,挤压瓶后松手,水进入瓶中,说明大气压强存在。
2.去瓶底,配以活塞;放入水中,水随活塞上升而上升,说明大气压强存在。
3.用一硬纸片,做覆杯实验,说明大气压强存在。

五、(6分)(1995年全国初赛)有一种气压保温瓶其结构如图所示。用手压下按压器,气室上方小孔被堵住,在瓶内气体压强作用下,水经出水管流出。按压器面积为8厘米2,瓶内水面低于出水管口10厘米。要将水压出管口,瓶内水面上方的压强至少要多大?在按压器上至少要加多大的压力?(弹簧的平均弹力为1牛,p0=1.01×105帕,g=10牛/千克,按压器所受重力忽略不计)

答案:管口与瓶内水面之间的压强差

水面上的压强P=P0+P水=1.01×105+1.0×103
=1.02×105(帕) (2)
克服压强差所需的压力F水=P水S=1.0×103×8×10-4
=0.8(牛) (3)
考虑克服弹簧弹力后所需的压力F=F水+F弹=0.8+1.0
=1.8(牛) (4)

1.(1996年全国初赛)图1是实际离心式水泵的示意图,箭头表示正常工作时叶轮转动的方向,示意图中正确的是 [ B ]

五、(6分)(1996年全国初赛)某地下油层的压强为2.10×107帕。从地面向此油层钻一口油井,自油层顶部向上计算,原油自喷时可能达到的最大高度为多少?若油层距地面2000米,油井直径为10厘米,要阻止原油喷出地面,至少要向出油口施加多大的压力(原油密度为0.9×103千克/米3)?
答案:由p=ρgh得

代入数据,得h=2381米 (2)
油层距地面h1=2000米
地面处油压
P’=P-ρgh1 (3)
P’=3.36×106帕

S=7.85×10-3米2
F=p’S (5)
F=2.64×104牛 (6)
7、(1998年全国初赛)厨房、卫生间里的脏水,通过下水管流到阻沟,我们却闻不到沟里的臭味,这种下水管的示意图是:[C]

三、(5分)(1999年全国初赛)在趣味物理表演会上,小明展示了如图所示的蓄水和放水装置。如果原来水箱是空的,注水时水箱中的水位高于哪点时排水口才有水流出?如果原来水箱是满的,放水时水箱中的水位降到哪点时排水口才停止出水?如果进水口不停地向箱中注水,但进水流量较小,使得当出水口有水流出时,进水流量小于出水流量,这种情况下排水口的水流有什么特点?

答案:注水时水位高于D点才有水流出,水位降到C点才停止出水。排水口会间歇式地放水。

四、(6分)(2000年全国初赛)测得一个24厘米高压锅的限压阀的质量为0.1千克,排气孔的内径为3毫米。如果用它煮水消毒,根据下面水的沸点与压强关系的表格,这个高压锅内的最高温度大约是多少?
T/℃ 90 95 100 105 110 112 114 116 118 120 122 124 126 128 130
p/千帕 70 84 101 121 143 154 163 175 187 199 211 226 239 258 270
答案:
(1)
(2)
(3)
把(1)、(2)代入(3)式
(4)
代入数值
p = 2.4×105帕 (5)
从表中查出,锅内温度约为126 ℃。
(温度为126 ℃~127 ℃的都给分)。
六、(10分)(2000年全国初赛)汽车更换轮胎时需要把车轴抬起来,这时可以使用“油压千斤顶”。下图是油压千斤顶的原理图。向下按动手柄,圆柱形小活塞把小油缸中的机油压向大油缸。大油缸中的油量增多,把圆柱形大活塞向上推,带着上面的重物上升。实验表明,加在密闭的液体上的压强,能够按照原来的大小向各个方向传递(这个规律叫做帕斯卡定律)。
现在有一个油压千斤顶,有关尺寸如图所示。如果希望在手柄上用20牛顿的力向下压时就能在大活塞上举起1吨的重物,大活塞的直径至少是多少?
答案:l1 = 0.6 米, l2 = 0.06米, F0 = 20牛
小活塞受的力
F1 = (1)

小活塞对液体的压强
(2)
液体对大活塞的压强与大活塞对液体的压强相等,即
(3)
其中
F2 = mg (4)
根据帕斯卡定律
p2 = p1 (5)
把(1)、(2)、(3)、(4)式代入(5)式,解出
(6)
考虑到
(7)
进一步解出
(8)
把数值代入,得
d2 = 7.0 厘米 (9)
7. (十一届全国初中应用物理知识竞赛) 图甲所示,为农户用的一种风箱的结构示意图,其中在A、B、C、D四处分别装有单向通风阀门,使得无论向左推或向右推活塞时,风箱都能向灶中送风。若此时正向左推活塞,请在丙图中画出这时阀门的开、闭状态。作图时可参照图乙的画法。

答案: A、B、C、D处开合状态如图

3.(4分)(十一届全国初中应用物理知识竞赛)节日里氢气球飘向高空,越来越小,逐渐看不见了。设想,气球最后可能会怎样。根据你所学的物理知识作出预言,并说明理由。
答案: 有两种可能.一是因为高空中的气体逐渐稀薄,压强降低,气球上升过程中,球内压强大于球外压强,气球不断膨胀,最后“爆炸”破裂.
另一是因高空的空气较稀薄,气球上升过程中所受浮力逐渐减小,当浮力等于重力时,气球上升的速度最大.然后,浮力小于重力,气球开始向上做减速运动.在气球的速度为零之后,又加速下落,浮力逐渐变大,当气球通过浮力等于重力的位置后,浮力大于重力,气球开始作向下的减速运动.在气球的速度减为零之后,又开始加速上升.如此反复,气球将在浮力等于重力这一特殊位置附近上、下往复运动.
4.(6分)(十一届全国初中应用物理知识竞赛)要学好物理就要多动手实验。请你列举出用大塑料可乐瓶制成的三种物理实验器具,并简述制作过程及用它所演示的物理现象。
答案: ①制作量杯 用实验室已有的量筒定量地向瓶中倒入水,并刻上刻度
②作液体侧压强实验器 在瓶的侧壁不同的高度处扎等大的小孔,倒入水后,从水流的情况可以直观地反映液体内部的压强随深度的增大而增大.
③演示喷雾器 用细塑料管插入加盖的盛水可乐瓶,用手使劲捏可乐瓶,水会成雾状从细塑料管中喷出.

四、(10分)(十一届全国初中应用物理知识竞赛)小英设计了一个实验,验证水的内部压强和水深的关系,所用的装置如图所示,增加细管内的砂粒可以改变细管沉入水中的深度。
1. 指出所作的测量工具,并用字母表示需要测量的物理量。
2. 逐条写出实验步骤。
3. 根据测量量导出在不同深度处计算压强的公式。
4. 说明怎样通过实验结果判断水的内部压强是否与水深成正比。

答案: 1.需要用的测量工具是直尺;需测量细管的直径D和细管沉入水中的深度H1,H2.
2.实验步骤:①测出细管的直径D;②在细管中加入少量砂粒,将细管放入盛有水的容器中,平衡后用直尺测出细管沉入水中的深度H1;③增加细管中的砂粒,再将细管放入盛有水的容器中,平衡后用直尺测出细管沉入水中的深度H2.
3.导出计算压强的公式.平衡时,细管(含砂粒)所受重力G管与所受浮力F浮相等,即
G管=F浮,
又 G管=p1S=p1π(D/2)2,
F浮=V1ρ水g=π(D/2)2H1ρ水g,
故得 p1=H1ρ水g.
4.同样可证p2=H2ρ水g,
所以 p2/p1=H2/H1.
说明水的内部压强与水深是成正比的.

1.(3分) (第十五届全国应用物理知识竞赛)在装修房屋时,工人师傅常用一根灌有水(水中无气泡)且足够长的透明塑料软管的两端靠在墙面的不同地方并做出标记,如图2所示。他们这样做的目的是_________________________,在做标记时用到的物理知识是_____________________________________。

答案:找水平位置 连通器原理
1.(第十六届全国初中应用物理知识竞赛)小亮同学从集市买来一个玻璃瓶装的铁皮盖罐头,想把瓶盖打开.可是怎么也拧不动.小亮的哥哥用螺丝刀沿瓶盖的边轻轻撬了几下.一拧就打开了.这主要是因为用螺丝刀撬瓶盖可以 [ C ]
A.增大瓶盖直径,减小瓶盖侧壁对瓶的压力
B.减小瓶盖与瓶口的接触面积
c.减小瓶内外气体的压力差
D.由于撬了盖的一边,而增大了盖的另一边的压力
3、(2分)(第十六届全国初中应用物理知识竞赛)在海拔3000m以上的高原地区,汽车发动机的冷却水容易沸腾,这是因为高原地区 的缘故。常年生活在平原地区的人到达该地区后,由于空气稀薄会产生缺氧反应,为了得到足够的氧气,人会不自觉地进行深呼吸,这时肺的容积与在平原上相比要扩张得更 (选填“大”或“小”)一些.
答案:气压低(或小于1标准大气压),水的沸点降低(或低于100℃); 大

H. 帕斯卡定理

圆内接六边形的三双对边(所在直线)的交点共线。这条直线称为该六边形的帕内斯卡容线。因法国数学家帕斯卡发现而得名。本定理可推广为:圆锥曲线内接六边形的三双对边(所在直线)的交点共线。
具体:http://episte.math.ntu.e.tw/articles/ar/ar_wy_geo_08/page6.html

I. 如图所示,利用托里拆利实验装置测量大气压强时,当玻璃管内的水银柱稳定后,在玻璃管的顶部穿一小孔,那

选来B,因为如果在玻璃管的顶部穿一小孔源,该玻璃管就变成连通器了,上端开口,下端连通。而连通器的原理是:连通器里装的是相同的液体,当液体不流动时,连通器各部分中的液面高度总是相同的。所以会下降,最终与管外液面相平。

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