【目的和要求】
認(rèn)識(shí)液壓機(jī)的工作原理,加深對(duì)帕斯卡定律的理解。
【儀器和器材】
大小不同的注射器各一個(gè),支架,砝碼若干。
【實(shí)驗(yàn)方法】
用大小不同的注射器裝置起來(lái),在注射器里注入適量的水(不宜太多,以防活塞脫出)。先在大活塞上放一重物,大活塞被壓下去,小活塞被頂上來(lái)。然后在小活塞上放一個(gè)明顯輕一些的重物,就有可能阻止小活塞上升,使活塞平衡,甚至可以看到大活塞上的重物竟被舉了起來(lái)。
觀察大小活塞上力的大小,得知加在小活塞上一個(gè)不大的力,通過(guò)密閉液體,在大活塞上就能產(chǎn)生一個(gè)很大的力,從而加深對(duì)帕斯卡定律的認(rèn)識(shí),掌握液壓機(jī)的工作原理。
【注意事項(xiàng)】
實(shí)驗(yàn)對(duì)掌握液壓機(jī)的原理,有較強(qiáng)的直觀性,做好這一實(shí)驗(yàn)必須注意以下幾點(diǎn):
注射器的選擇:最好選用容量較大的灌腸用(或獸用)注射器,兩只的容量相差較大為好。
注射器的潤(rùn)滑:為了減小摩擦,提高演示效果,注射器內(nèi)壁可涂少許牙膏,并多次來(lái)回往復(fù)拉動(dòng)。灌水時(shí)筒內(nèi)不要留有空氣。
活塞上端的面積較小,凸凹不平,為了使活塞頂端穩(wěn)定地托住重物,可分別在活塞頂端用環(huán)氧樹脂(或502等其他快干膠)粘一圓片或套上一圓鐵片。砝碼要放在正中間。注射器要豎直安裝,不要傾斜。
在演示了“小力勝大力”的基礎(chǔ)上,可進(jìn)一步進(jìn)行半定量演示,研究大小砝碼質(zhì)量之比(應(yīng)包括活塞質(zhì)量)和大小活塞的截面積之比。注射器的截面積S,可以用刻度尺量出注射器上全部刻度線之間的長(zhǎng)度L,去除注射器的容積V,得出即S=V/L。也可以利用游標(biāo)卡尺或刻度尺及內(nèi)卡鉗測(cè)出注射器的內(nèi)徑d,根據(jù)公式S=πd2/4算出?紤]到活塞與筒壁間有摩擦,選取重物時(shí),應(yīng)使大小砝碼質(zhì)量之比稍少于兩注射器活塞截面之比,處理得當(dāng)可以發(fā)現(xiàn)兩者基本上相同,從而歸納得出液壓機(jī)的原理。
參考資料:
取一個(gè)較大的透明塑料瓶或玻璃瓶(去底)用膠管與一玻璃管(上接漏斗)相連,倒入染色水,兩容器水面相平(原理后面講)。將煤油分別慢慢注入瓶和管中,煤油都浮于水面,只有當(dāng)玻璃管中煤油柱的高度與瓶中煤油層的厚度相等時(shí),兩邊的水面又相平。這表明細(xì)管中少量的煤油能夠頂起瓶中大量的煤油,同樣說(shuō)明了液壓機(jī)原理。