由托里拆利实验想到的

高小琴

将长为1 m一端封闭的玻璃管内装满水银后，用拇指摁住开口端，竖直插入水银槽中，将拇指放开后会发现管内水银面将会下降，直到管内外液面的高度差减小到76 cm为止，这是大家耳熟能详的托里拆利实验。

联想一：若在实验操作过程中不慎将部分空气漏入管内，管内的液柱将如何变化？

分析：由于漏入管中的气体对液柱会产生向下的压力作用，液面将会下降，而且漏入的空气越多，液柱下降得越多。

联想二：若玻璃管内封入一段空气柱，且玻璃管恰能静止在槽中某一位置，若此时将玻璃管向下按一小段距离后释放，玻璃管将如何运动？

分析：假设向下按玻璃管时，管内空气柱的体积保持不变，管内外液面的高度差增大，大气压将水银压入管中，致使管底密闭气体体积减小，根据玻意尔定律，气体压强增大，此时以玻璃管为研究对象ps>p0s+mg，玻璃管向上做加速度逐渐减小的加速运动，当玻璃管再次受力平衡时，管的速度最大，随后由于惯性，管将继续向上运动，直到速度减小为零，此时管内气体压强p

联想三：若用力将玻璃管按到水银面下，且在水银面下某一位置处恰能处于静止状态，此时若稍将玻璃管向下按，玻璃管将如何运动？

分析：当将玻璃管压入水银面下之后，管内气体的压强增大，体积减小，此时以玻璃管为研究对象，它受重力和浮力作用，F浮=

ρ液gv排，管内空气柱体积减小，管所受向上的浮力减小，这种情况下，玻璃管将向下做加速运动。反之，若将管向上提一小段距离，管将向上做加速运动。

联想四：管内封入一段空气柱，现保持槽内水银面外玻璃管的长度L不变，将管略倾斜，如果温度和槽内水银面的高度保持不变，待再次达到稳定时，玻璃管内液柱的长度及管内气体的压强将如何变化？

分析：假设管内空气柱和水银柱的长度都不变，以水银柱为研究对象，由于液柱产生的压强小于大气压与管内气体产生的压力差，故液柱会向管内运动，同时管内气体的体积减小，压强增大。

气体压强，是选修3-3的重点，其中关于玻璃管内气体压强的变化以及玻璃管在外界条件变化时的运动情况是本章常见的一类型题目。综上所述，分析液柱的变化一般假设管内气体体积不变，然后根据外界条件的变化分析液柱的变化，最后结合气体三大定律分析。如要解决玻璃管的运动情况，则以玻璃管为研究对象进行受力分析。

编辑 张珍珍