靜水壓強量測實驗報告
一、實驗原理
1. 根據流體平衡規(guī)律，在重力場中靜止液體的壓強分布可表示為：
Cgpz ? ??， 即在連通的同種靜止液體中各點對于同一基準面的測壓管水頭相等。
2. 測壓管的一端接大氣，這樣就把測管水頭揭示出來了。再利用液體的平衡規(guī)律，可知連通的靜止液體區(qū)域中任何一點的壓強，包括測點處的壓強。這就是測壓管量測靜水壓的原理。
3. 壓強水頭gp?和位置水頭 z 之間的互相轉換，決定了液柱高和壓差的對應關系：h g p ? ? ? ?.在壓差相同的情況下，不同的液體對應不同的液柱高。用這個原理可以測定液體的重度。
二、實驗裝置
1. 在一全透明密封有機玻璃箱內注水，并由一乳膠管將水箱與一可升降的調壓筒相連，調壓筒的頂部與大氣連通。水箱頂部裝有排氣閥 K 1 ，另從孔口 K 2 接出管子與測壓排中的三個 U 形比壓計中的測管 1，3，5 相通，U 形比壓計 1-2 與水箱不連通，內裝液體為未知液體，未知?可能大于水的密度也可能小于水的密度，U 形比壓計 3-4、5-6 在測點 A 和 B（底部）與水箱接通。從開關 K 3 接出的管子插入另一容器中的染色水中。
打開 K 1 時，水箱內液體的表面壓強為大氣壓，當 K 1 關閉時，可通過升降調壓筒調節(jié)水箱內液體的表面壓強，使它高于或低于大氣壓。
實驗設備簡圖：
三、實驗目的和要求
1． 通過實驗加深對水靜力學基本方程物理意義的理解。加深理解位置水頭、壓強水頭及測管水頭的概念。
2． 通過實驗加深對水靜力學基本方程物理意義的理解。加深理解位置水頭、壓強水頭及測管水頭的概念。
3． 驗證靜止液體中，不同點對于同一基準面的測壓管水頭為常數，即 Cgpz ? ??。
4． 實測靜水壓強，掌握靜水壓強的測量方法。
5． 觀察真空現象，加深對真空壓強、真空度的理解。
6 6． ． 測定未知液體的重度。
四 、實驗步驟 7． 認真閱讀實驗目的要求、實驗原理和注意事項。
8． 熟悉儀器，測記有關常數。
9． 將調壓筒放置適當高度，打開排氣閥 K 1 ，使水箱內的液面與大氣相通，此時液面壓強p 0 =p a
.待水面穩(wěn)定后，觀察各測管中的液面位置，以驗證等壓面原理。
10． 關閉排氣閥 K 1 ，將調壓筒升高至最高位置。此時水箱內液面壓強 p 0 >p a
，觀察各測點壓差計的壓差變化，并測記各測管的液面標高，完成第一次實驗。將調壓筒稍稍降低，再做兩次實驗，并測記各測管的液面標高，確保前三組實驗的圓桶內部壓力大于外界大氣壓。
11． 繼續(xù)將調壓筒降低至三個不同的位置，確保在后三組實驗中，水箱內液面壓強 p 0 <p a
.觀察各測點壓差計的壓差變化，并測量記錄各測管的液面標高，確保后三組實驗的圓桶內部壓力大于外界大氣壓。
五 、實驗數據與處理
儀器編號：
5
有關常數：A 點高程 A? =
9.7
cm，B 點高程 B? =
0
cm，水? = 1.0×10 -3
kg/cm 3
測管液面高程讀數記錄
工況 測次 1?
(cm) 2?
(cm) 3?
(cm) 4?
(cm) 5?
(cm) 6?
(cm) 0?（Kpa）
1
4.65
15.31
23.05 39.95
22.95 39.70
1.9 p p a0 ? 2
6.40
13.30
22.90
34.09 22.85
33.90 1.3
3
9.00
10.71
22.80
25.65 22.60
25.50 0.5
1
11.35
8.45
22.65
17.90 22.50
18.31 -0.5 p p a0 ? 2
13.30
6.53
22.50
12.50 22.40
12.48 -1.1
3
15.02
4.81 22.40
7.20 22.30
7.16 -1.5
實驗結果:
靜水壓強量測結果
工況 測次 ) (5 6 0? ? ? ? g p水?(N/cm 2 ) ) (A Ag p ? ? ? ?6 水? (N/cm 2 ) ) (B Bg p ? ? ? ?6 水? (N/cm 2 ) 1 25 6水 未知 ? ? ?? ? ?? ? ? (kg/cm 3 )
1 0.16 0.29 0.39 0.0016 p p a0 ? 2 0.11 0.24 0.33 0.0016
3 0.03 0.15 0.25 0.0017
1 -0.04 0.08 0.18 0.0014 p p a0 ? 2 -0.10 0.03 0.12 0.0015
3 -0.15 -0.02 0.07 0.0015
六 、分析思考題
1. 重力作用下的靜止液體壓強分布的基本規(guī)律是什么？從實驗結果舉例說明。
2. 如何利用測壓管量測靜止液體中任意一點的壓強（包括液面壓強）？ 3. 相對壓強與絕對壓強、相對壓強與真空是什么關系？ 4. 表面壓強0p的改變，基準面 O-O 線位置的改變，對 A、B 兩點的位置水頭與壓強水頭有什么影響？ 解：以水中的點為研究對象，水面壓力對其受到的壓力沒有影響，因為改點各個方向均受到了傳遞過來的水面壓力、相互抵消了。同理，以水底的點為研究對象，水對點造成的壓力要加上水面壓力。壓強單位 Pa，水頭也用于度量壓強大小，單位 m。
5. 如何選取等壓面？U 形比壓計 1-2（裝油）與 U 形比壓計 3-4（裝水）中位于同一水平面上的液體測點壓強是否相同？ 6. U形比壓計 3-4 和 U形比壓計 5-6 在量測靜水壓時的作用是否相同？能否省略其中的一個？ 解：U 形比壓計 3-4 和 U 形比壓計 5-6 在量測靜水壓時的作用不相同。不能省略其中的一個。
7. 如果水箱和調壓筒液面也有標尺顯示，能否將 U 形比壓計 3-4 和 U 形比壓計 5-6 都省略？ 解：不能省略。
8. 試分析產生量測誤差的原因，并指出在實驗中應該采取哪些措施盡可能減小誤差。
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