出水口高于水箱的喷水实验

陈欢庆

【科学探究与创造教程说明】

大力提倡个性化科技探究实践活动形式，是课堂科学教学的延伸与提高、巩固与发展。当前，新课程提倡学生应该在“做中学”，在科学实验和科学活动过程中理解科学的本质。

大量实验表明，凡在学生时期重视实践活动（理、化、生等自然科学实验、三小创造发明、三模科技兴趣社团等），通过科技创造教育的训练受到较好培养和锻炼的青少年，无论是继续升入高一级学校，还是参加工作后，其知识的广度与深度、应用与创新、分析和解决问题的能力都较好。

为了更好地响应新课程改革的需要，促进广大青少年科技创造发明活动的开展，本期开始我们将陆续推出适合青少年的科学探究与创造教程，通过系列实验探究的指导，让青少年在课堂内外有更多的机会选择科技创造发明活动，体验科学实验，自主学习科学知识，熟练掌握科学方法，努力成为创造性人才。

实验目的

观察分析液体、气体压强传递过程的现象，进一步理解压强的科学原理。

实验器材

1.25L的可乐瓶4个，直径为10mm、长为4000mm的橡胶管1根，孔径为10mm的喷嘴1个，高1500mm的铁架台1个，直径为200mm、长为1200mm的塑料管1根。

实验步骤

将其中一个可乐瓶截成上下两半，上半个作为漏斗，并用管子连接好通路。

按照下图所示安装调试好实验装置，各个连接处都要求密闭，不能有任何漏气现象。

实验现象

在本实验装置的设计中，我们只要将水箱间的位置保持h2>h1，D处的水就会顺利地喷出来，直到A中的水喷完。

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实验原理

仔细观察后我们会发现，D处所喷出来的水是从上位瓶A中预先加好的，而下位瓶C中之前是没有水的，是一个空瓶。往C中加入一定量的水后，水就会注入B中，B内的空气被压缩，其压强为 P=Po+gh2 （Po为大气压强）。因为A和B中的空气相连在一个密封环境中，则A中的空气对水面的压强也就等于P，且P>Po。所以，这一装置属于“正压式”喷泉。当h2>h 1时，A中的空气就会将瓶内的水压上去并从出水口喷出。

实验思考

根据连通器原理，分析如右图所示的实验装置，喷嘴口的高度能超过液面的高度吗？

在实验装置中，将C水容器往下移动至地面，再往C中加水时，D处的喷嘴还能出水吗？

想要让A中的水喷完，则A和B的大小关系应如何？要使喷泉喷得更高，应改变哪些设计因素？

这个装置与“负压式”喷泉装置相比有什么不同？是否违反了能量守恒定律？它最多能喷出多少水量？

先将A中装满水，再向C中连续注水。此时可观察到水在流入B中的同时，A的喷嘴口D处出现水喷现象，形成小喷泉。

根据以上科学原理的探究与实验，我们创新设计了“移动式无动力方便沐浴器”。使用时，只要在低位处注水，头顶上的花洒就能出水。