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 ，ZppZ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ap0a0ap0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（1-1 ）CpZ21式中， 为单位重量液体相对于基准
2、面的位置高度或称位置水头； 为单位重量液体的Z p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pZ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pZ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（1-2 ）hp0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0p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0ph重 的乘积之和
3、。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0 p的深度 成正比。h如果作用在液面上的是大气压强 ，则式（1-2）可写为ap（1-3 ）h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 与液体重ap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h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0p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 ）hp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
4、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vp小以标准大气压强和绝对压强之差来量度，即=大气压强-绝对压强 （1-5 ）vp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
5、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ap0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ap0压管水
6、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.实验记录实验设备名称 仪器编号 同组学生姓名已知数据 cm cm1Z32Z2.实验数据记录及计算成果项 目 1p(cm)2(cm)3(cm4p(cm)5(cm)1h(cm)2(cm)0p(cm)1(cm)2pZ(cm)油kg/m3ap0ap0注： ；321h452ph3.由表中计算的 和 ，验证静水压强方程。1Z24.由表中的 计算圆筒容器内水的表面压强，即0p 00p5.计算 U 形管中油的重度 。 （注：本实验把油改为水）油设在 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 a0 1h，则2h210hp
7、油由上式可得21油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？0p2.相对压强与绝对压强、相对压强与真空度有什么关系？3.U 形管中的压差 与液面压强 的变化有什么关系？h0p4.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。2h1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 cm1Z32Z2.数据记录与计算成果项 目 1p(cm)2(cm)3(cm4p(cm)5(cm)1h(cm)2(cm)0p(cm)1(cm)2p(cm)水kg/m3ap0ap0注： ；321ph452ph3.成果分析五 同组成员姓名
