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1、实验一 静水压强实验 1.1实验目的和要求 1. 掌握用测压管测量静水压强的方法，通过对水静力学现象的实验分析，加深理解水静力学方程的物理意义和几何意义，提高解决实际问题的能力。 2.观察在重力作用下液体任意点的位置水头、压强水头和测压管水头，验证不可压缩流体静力学的基本方程； 3.测量当、和时静水中某一点的压强，分析各测压管水头变化规律，加深对绝对压强、相对压强、表面压强、真空压强和真空度的理解； 4.学习测量液体比重的方法； 1.2静水压强实验的原理 在重力作用下，处于静止状态下不可压缩的均质液体，其基本方程为
2、 （1-1） 式中，为单位重量液体相对于基准面的位置高度或称位置水头；为单位重量液体的压能或称压强水头；为静止液体中任意点的压强；为水的重度；称为测压管水头。 方程（1-1）的物理意义是：静止液体中任一点的单位位能和单位压能之和为一常数，而表示单位重量液体具有的总势能，因此也可以说，在静止液体内部各点的单位重量液体的势能均相等。几何意义是：静止液体中任一点的位置高度和该点压强的液柱高度之和为一常数。 静水压强方程也可以写成
3、 （1-2） 式中，为作用在液体表面的压强；为由液面到液体中任一点的深度。上式说明， 在静止液体中，任一点的静水压强，等于表面压强加上该点在液面下的深度与液体容重的乘积之和。表面压强遵守巴斯家原理，等值地传递到液体内部所有各点上，所以当表面压强一定时，由式（1-2）可知，静止液体中某一点的静水压强与该点在液面下的深度成正比。 如果作用在液面上的是大气压强，则式（1-2）可写为 （1-3） 上式说明当作用在液面上的压强为大气压强时，其静水压强等于大气压强与液
4、体重度和水深乘积之和。这样所表示的一点压强叫做绝对压强（当液面上压强不等于大气压强时以表示）。绝对压强是以没有气体存在的绝对真空为零来计算的压强；如果以当地大气压强为零来计算的压强称为相对压强，可以表示为 （1-4） 相对压强也叫表压强，所以表压强是以大气压强为基准算起的压强，它表示一点的静水压强超过大气压强的数值。 如果某点的静水压强小于大气压强，我们就说“这点具有真空”。其真空压强的大小以标准大气压强和绝对压强之差来量度，即
5、 =大气压强-绝对压强 （1-5） 当某点发生真空时，其相对压强必然为负，故把真空又称为负压，真空度也就等于相对压强的绝对值。 1.3静水压强实验的仪器 静水压强实验仪由盛水密闭圆筒容器、连通管、测压管、U形管、气门、调压筒和底座组成，如图1-1所示。U形管中可以装入不同种类的液体，以测定不同种类液体的比重。 图1-1 静水压强实验仪 1.4静水压强实验的方法步骤 1.在U形管中装入需要量测重度的液体，可以是油或者是其它液体。 2.了解仪器组成及其用法，包括加压方法、减压方法。检查仪器
6、是否密封，检查的方法是关闭气门，在调压筒中盛以一定深度的水，将调压筒上升高于密闭圆筒容器，待水面稳定后，看调压筒中的水面是否下降，若下降，表明漏气，应查明原因加以处理。 3.记录仪器编号NO及各测压管编号。选定基准面，记录基准面到各测压点的高度。 4.打开密闭圆筒容器上的气门，使箱内液面压强，记录1、2、3、4、5点测压管水面高度。 5.关闭气门，升高调压筒，使箱内液面压强，待水面稳定后，观测1、2、3、4、5点测压管水面高度。 5.降低调压筒，使箱内液面压强，待水面稳定后，观测1、2、3、4、5点测压管水面高度。 6.实验完后将仪器恢复原状。 1.5数据处理和成果分析 1.实验
7、记录 实验设备名称 仪器编号 同组学生姓名 已知数据 cm cm 2.实验数据记录及计算成果 项 目 (cm) (cm) (cm (cm) (cm) (cm) (cm) (cm) (cm) (cm) kg/m3
8、 注：； 3.由表中计算的和，验证静水压强方程。 4.由表中的计算圆筒容器内水的表面压强，即 5.计算U形管中油的重度。（注：本实验把油改为水） 设在式， 2#测压管和3#测压管的水面差为 ，U形测压管的水面差为 ，则 由上式可得 1.6实验中应注意的问题 容器的密闭性能要保持良好状态，实验时仪器底座要水平。 思考题 1.表面压强的改变，对1、2两点的压强水头有什么影响，对真空度有什么影响？ 2.相对压强与绝对压强、相对压强与真空度有什么关
9、系？ 3.U形管中的压差与液面压强的变化有什么关系？ 4.如果在U形管中装上与密闭容器相同的水，则当调压筒升高或降低时，U形管中的变化与的变化是否相同。 静水压强实验 实验报告 一 实验目的 1. 2. 3. …… 二 实验原理 三 实验仪器名称及编号 四 数据处理与成果分析 1.已知数据 cm cm 2.数据记录与计算成果 项 目 (cm) (cm) (cm (cm) (cm) (cm) (cm) (cm) (cm) (cm) kg/m3 注：； 3.成果分析 五 同组成员姓名
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