華慶富

如果你稍稍留意一下就會(huì)發(fā)現(xiàn)，生活中我們經(jīng)常會(huì)在不知不覺(jué)之中應(yīng)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，很多時(shí)候如果你問(wèn)具體操作者這是什么原因時(shí)，他或許并不能說(shuō)出個(gè)所以然.不過(guò)，對(duì)于學(xué)習(xí)過(guò)相關(guān)知識(shí)的我們，應(yīng)該在面對(duì)生活中物理知識(shí)的應(yīng)用事例時(shí)，準(zhǔn)確地說(shuō)出其中的道理.下面的兩個(gè)事例你能給個(gè)完美的答案嗎？

情景一：星期天，明明同學(xué)家的衛(wèi)生間的馬桶堵塞了，他看到爸爸拿著從樓下超市買來(lái)的吸盤(pán)，按在馬桶下水口上下按壓幾下，很快就將馬桶疏通了，如圖1所示.

問(wèn)題1.吸盤(pán)為什么能疏通馬桶？

問(wèn)題2.你能由此受到啟發(fā)，選擇合適的器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案測(cè)量你所在地方的大氣壓?jiǎn)幔?/p>

解析：?jiǎn)栴}1中，污物堵住下水道時(shí)，我們將吸盤(pán)放在下水道口，按下吸盤(pán)，吸盤(pán)中的空氣被擠出一部分，此時(shí)吸盤(pán)與污物之間的氣壓變小，外界大氣壓大于吸盤(pán)內(nèi)氣壓，于是將吸盤(pán)緊緊壓在下水道口，使得內(nèi)外空氣不能流通.而污物以下的管道與外界是相通，因此污物以下管道的大氣壓等與外界大氣壓.此時(shí)形成了污物以下大氣壓大于污物與吸盤(pán)之間向下的大氣壓。因此當(dāng)我們將洗盤(pán)向上提時(shí)，向上的壓力差使得污物向上移動(dòng)，污物與管道間形成空隙，于是水就可以順利的流下去，隨著水流的沖刷，污物也會(huì)解體，最終被一起沖走.

問(wèn)題2中，我們根據(jù)P=F/S可知，測(cè)出壓力F和受力面積S，就可計(jì)算出大氣壓.此時(shí)吸盤(pán)受到兩個(gè)力的作用：一是大氣作用在吸盤(pán)上的大氣壓力F大，其大小始終不變；另一個(gè)是對(duì)吸盤(pán)向上的拉力F拉，其大小隨吸盤(pán)被緩慢上拉的同時(shí)逐漸增大，F(xiàn)大和F拉是同一直線上反方向的兩個(gè)力，當(dāng)F拉略大于F大時(shí)，（此時(shí)粗略認(rèn)為F拉等于F大，即平衡）吸盤(pán)被拉離，讀出此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F拉，便間接得出F大（F大=F拉），用尺測(cè)出吸盤(pán)的直徑D，算出其面積S，即大氣壓的作用面積，借助壓強(qiáng)公式P=F/S可以粗略算出大氣壓P.

答案：?jiǎn)栴}1.壓強(qiáng)差所形成的壓力差是吸盤(pán)疏通下水道的原因；

問(wèn)題2.（1）用刻度尺測(cè)出吸盤(pán)的直徑D，算出面積S=πD2/4；

（2）將吸盤(pán)四周沾上水，擠出里面的空氣壓在光滑的水平地面上；

（3）用彈簧測(cè)力計(jì)豎直往上拉吸盤(pán)柄，直到吸盤(pán)脫離地面，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，就是拉力的大小F；

（4）計(jì)算出當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)P=F/S=4F/πD2.

點(diǎn)撥：本實(shí)驗(yàn)是根據(jù)P=F/S的實(shí)驗(yàn)原理，結(jié)合二力平衡，利用轉(zhuǎn)換法間接測(cè)出壓力的大?。粚?shí)驗(yàn)中主要有兩個(gè)地方帶來(lái)較大的誤差：拉力的測(cè)量值稍大于實(shí)際值，吸盤(pán)內(nèi)不是真空.

本實(shí)驗(yàn)的方案還有很多，關(guān)于吸盤(pán)面積的測(cè)量，我們還可以采用將細(xì)線在盤(pán)周繞一圈，測(cè)量出吸盤(pán)周長(zhǎng)L，算出直徑D=L/π，算出面積S=L2/4π；考慮到拉力比較大，甚至?xí)^(guò)彈簧測(cè)力計(jì)的量程，所以我們還可以這樣測(cè)量拉力F：方法1，如圖2所示，取一輕質(zhì)杠桿（質(zhì)量忽略不計(jì)），為使OA、OB分別為阻力臂L2和動(dòng)力臂L1以方便測(cè)量，必須讓杠桿處于水平位置，人手作用于玻璃板上向下緩慢拉動(dòng)，讀出拉開(kāi)玻璃板時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F1，根據(jù)杠桿平衡條件可算出F大=F2=F1L1/L2.方法2，如圖3所示，取一輕質(zhì)動(dòng)滑輪，不計(jì)繩重和摩擦，緩慢向上拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，讀出剛拉開(kāi)玻璃板時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F1，算出大氣壓力F大=2F1.最后根據(jù)P=F/S都可以算出大氣壓的值.

情景二：（改編自2012年南京中考17題）如圖4所示，壓強(qiáng)與浮力的復(fù)習(xí)課上，老師在一個(gè)盛水的玻璃杯內(nèi)插入一根吸管A，用另一根吸管B對(duì)準(zhǔn)A的管口上方吹氣，看到A的管口有水噴出.老師說(shuō)：大家不覺(jué)得奇怪嗎？為什么對(duì)著A管口吹氣，下面的水會(huì)跑上來(lái)流出來(lái)？難道“水往低處流”這句話是錯(cuò)的？

解析：我們?cè)诶肂管對(duì)著A管口吹氣之前，吸管A和燒杯構(gòu)成連通器，吸管內(nèi)和燒杯內(nèi)液面相平.利用B管對(duì)著A管口吹氣時(shí)，因?yàn)榱黧w中流速越大，壓強(qiáng)越小，流速越小，壓強(qiáng)越大，所以當(dāng)用B管對(duì)著A管口吹氣時(shí)，A管上方的空氣流動(dòng)速度增大，壓強(qiáng)減小，A管下方水面的大氣壓強(qiáng)不變，于是A管下方水面向上的大氣壓強(qiáng)大于A管里面大氣向下的壓強(qiáng)，向上的壓強(qiáng)差所形成的向上的壓力差，使得A管內(nèi)的水上升，最終從A管口噴出來(lái).

答案：往B管中吹氣，吸管A上方空氣的流速增大，壓強(qiáng)減小，A管中液體受到向上的壓強(qiáng)大于向下的壓強(qiáng)，液面上升.

點(diǎn)撥：上述情景中，是利用了流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系.對(duì)于流體壓強(qiáng)問(wèn)題，要明確被研究的物體，物體的哪兩個(gè)側(cè)面流體流速不同，判斷兩個(gè)側(cè)面的壓強(qiáng)情況，進(jìn)而判斷物體在壓強(qiáng)差作用下的運(yùn)動(dòng)情況.

生活中還會(huì)有類似的情景：①平行于岸邊航行的船不能靠岸太近.因?yàn)槠叫杏诎哆吅叫械拇艨堪短?，此時(shí)船與岸間水的流速大、壓強(qiáng)?。欢硪粋?cè)水的流速小、壓強(qiáng)大，故在內(nèi)外壓強(qiáng)差的作用下，船被壓向岸，可能造成危險(xiǎn)；

②用吸管把飲料吸進(jìn)嘴里.用吸管吸飲料時(shí)，吸管內(nèi)的空氣變少，壓強(qiáng)變小，管外的大氣壓大于管內(nèi)的大氣壓，故飲料在外界大氣壓的作用下被壓入嘴里；

③狂風(fēng)會(huì)把一些不牢固的建筑物的屋頂掀翻.其原因是屋頂上方的空氣流速大，壓強(qiáng)??；而屋內(nèi)的空氣流速小，壓強(qiáng)大，故在內(nèi)外壓強(qiáng)差的作用下將屋頂掀翻.

很顯然，情形③與本題情景是一樣的.

練習(xí)

1.如圖5所示的現(xiàn)象中，能用流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系解釋的是（ ）

圖5

2.李老師經(jīng)常引導(dǎo)學(xué)生利用身邊的生活用品做實(shí)驗(yàn)，通過(guò)動(dòng)手動(dòng)腦，學(xué)習(xí)物理知識(shí)，揭示物理規(guī)律.下面圖6的實(shí)驗(yàn)中不是揭示流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系的是（ ）

圖6

3.如圖7所示，四幅圖對(duì)應(yīng)的與氣體壓強(qiáng)有關(guān)的說(shuō)法中，與實(shí)際不符的是（ ）

圖7

4.如圖8所示，在裝有適量水的盤(pán)子中央，固定一支點(diǎn)燃的蠟燭，然后將一個(gè)透明的玻璃杯倒扣在蠟燭上，蠟燭火焰很快熄滅，盤(pán)中的水在_____的作用下進(jìn)入杯中.這一過(guò)程中，杯中水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)將___________.

參考答案

1.C 2.C 3.A 4.大氣壓 增大

（作者單位：江蘇省金湖縣實(shí)驗(yàn)中學(xué)）