观察与思考

　　1.为什么管内水银面会下降?为什么下降一些后又不下降了，此时管内外水银面的高度差是多少?这个高度差的大小表明什么?根据这数值可计算出当时的大气压强的值是多少帕斯卡?管内水银面的上方是不是真空?如果玻璃管中倒插之前水银没有灌满, 会对实验结果产生怎样的影响?

　　 要解释托里拆利实验中的现象，首先要明白托里拆利实验中管内水银柱是靠大气压支持的,所以管内水银柱产生的压强和管外大气压的值是相等的。当装满水银的玻璃倒插在水银槽内,管内的水银面下降，水银柱的长度由1米降为76厘米左右，说明大气压的值约等于76厘米高的水银柱所产生的压强，此时管内水银柱的上方是真空。如果操作不慎，管内进入少量空气，水银柱的上方就不是真空，那么水银柱的高度将会变小。如当时大气压恰为标准大气压，管内的水银柱高度将小于76厘米。

　　2.如果玻璃管放置得倾斜了,管内外水银面的高度差是否会改变?为什么?

　　 如果玻璃管倾斜放置，管内水银柱的长度将会变长，但高度不变因为计算水银柱产生压强的公式是p=ρgh，压强大小只与水银柱高度有关，与长度无关。如当时大气压为标准大气压，管子斜时，管内水银柱的长将大于76厘米, 高仍为76厘米。

　　3.如用水来代替水银做这个实验, 玻璃管要多长才行?为什么?

 　　如果用水代替水银柱做托里拆利实验，同理大气压的值应与水柱产生的压强大小相等。根据公式p=ρgh水银的密度是水的13.6倍，所以水柱的高度应是水银的13.6倍。以标准大气压为例水银高76厘米，水柱高应为：0.76米*13.6=10.34米。

实验原理

　　大气对水银槽内水银面的压强和管内与水银槽内水银面等平面的压强相等，而管内的压强是由管内水银柱产生的，所以管内水银柱的压强等于大气压强。

　　1. 做托里拆利实验时，用一根长约1米、一端开口的玻璃管，充满水银后，将开口堵住倒插于水银槽内，则管中的水银液面会下降，降到一定高度时水银柱将 ____。如果将玻璃管倾斜，管中水银柱的长度将___，但水银柱液面所在的高度将___。若用粗一点或细一点的玻璃管做这个实验，水银柱的高度将___，这是因为在一定条件下，同一地区的大气压强____。如果管顶破一小洞，管内水银将 ______。

　　2. 托里拆利实验中，与水银槽液面相平的管内小液片，受到向下的压强是____给的，受到向上的压强等于管外 ____的压强。

　　3. 在1个标准大气压下做托里拆利的实验时，如图，管内空白部分是真空，则A点的压强是__________cm水银柱。B点的压强相当于____________cm水银柱。

　　1. 托里拆利实验是利用液体的压强等于大气压强的原理，液体的压强大小只与液体的深度（或者说成液柱高度）有关，与液柱的长度无关，当我们将试管倾斜时，大气压强不变，它所能支撑的液柱的高度不变，这与液柱的长度无关，与玻璃管的形状无关，如果在玻璃管顶部打一个小孔，由于大气将从管上方进入管内，故水银柱下降。　　答案：不变     增加    不变    不变      不变    下降到管内外相平

　　2. 在管内与管外水银槽中与液面相平的位置，压强等于大气压，而管内的压强是由管内的液体产生的。　　答案：水银     大气压强

　　3. 做托里拆利实验时，管内是真空，管外是一个大气压，因此A点压强是20cm水银柱所产生的压强，B点的压强是一个大气压加上5cm水银柱所产生的压强。　　答案：20cm  81cm

托里拆利

　　托里拆利（Evangelista Torricelli,1608～1647）意大利物理学家、数学家。1608年10月15日出生于贵族家庭，幼年时表现出数学才能，20岁时到罗马在伽利略早年的学生卡斯提利指导下学习数学，毕业后成为他的秘书。1641年写了第一篇论文《论自由坠落物体的运动》，发展了伽利略关于运动的想法。经卡斯提利推荐做了伽利略的助手，伽利略去世后接替伽利略做了宫廷数学家,1647年10月25日（39岁）过早去世。　　当时罗马、佛罗伦萨的学者们热烈讨论着自然的本性是否“厌恶真空”和如何解释矿井中的水泵只能把水提到18肘（10.5米）高的问题。伽利略虽做过称量空气的实验，证明空气有重量，但仍认为可能有一种“真空阻力”。意大利学者G.B.巴利安尼1630年写信给伽利略，提出可能存在大气压力的假设。1644年，托里拆利和伽利略的另一位学生维维安尼在一起进行实验研究，他们用汞代替水进行实验，认为比水重14倍的汞大约只能升起水柱的1／14。将玻璃管装满汞后倒置于盛汞容器中，玻璃管上端就获得“托里拆利真空”。与此管对比的还有另一个上面带圆玻璃泡的玻璃管，托里拆利原来猜想容积大的真空应有较大的“真空阻力”，但两管的水银柱却等高。在1644年他给罗马M.里奇的信中说：“我们是生活在大气组成的海底之下的。实验证明它的确有重量……”“我们看到：一个真空的空间形成了……它是外在的并且是来自外界的”“它们的设计不仅要造出真空，而且要造出可以指明气压变化的仪器。”这一实验之所以能率先在意大利做成功，还因为罗马和佛罗伦萨在当时的吹制玻璃器皿的技术最先进。这个实验传到西欧后随即引起了帕斯卡、盖利克等人对大气压的研究热潮。　　托里拆利在流体力学方面的贡献是提出了关于液体从小孔射流的定理：在充水容器中，水面下小孔流出的水，其速度和小孔到液面的高度的平方根以及重力加速度的2倍（2g）的平方根成正比（托里拆利定理）。他还解释过风的成因起源于空气的密度与温度差。　　在静力学方面，托里拆利发现：一个物体系统，当其重心处在最低位置时，发生小位移时重心下降，系统才是稳定的。此外，他在磨制精良透镜和将伽利略气体温度计改为液体温度计方面也获得成功。　　托里拆利特别强调处理力学问题时数学与实验的重要性。