虹吸现象研究2012.ppt

1、河北保定 河北大学,王绍符,虹吸现象研究,新概念基础物理,2012 修订,虹吸现象和逆流而上的小试管实验二者之间好像没有什么联系. 其实不然在虹吸现象里，虹吸管里的水沿着一边的管道往下降，沿着另一边的管道往上升；逆流而上的小试管实验，水从大小试管的夹缝中下落，而小试管则随着大试管中心附近的水而上升 看来二者之间还是有共同之处的,前 言,虹 吸,1. 虹吸现象,用一根粗细适当的软管，里边灌满水，堵住两端，然后使其一端插入水槽，深入到水面以下达到容器的底部，并放开赌着的端口. 另一端置于水槽之外，且低于水槽内的底面. 如此，当放开这另一端的端口时，水就会源源不断地从水槽中排出来,上述过程，水先从一

2、边沿着弯曲的管子上升，犹如被抽吸一般，然后绕过最高点，再沿另一边的管子下降.前后经过的路径其形如虹，故名之曰虹吸.,用一根粗细适当的软管，里边灌满水，堵住两端，然后使其一端插入水槽，深入到水面以下达到容器的底部，并放开赌着的端口. 另一端置于水槽之外，且低于水槽内的底面. 如此，当放开这另一端的端口时，水就会源源不断地从水槽中排出来,2.对虹吸现象的不当解释,在各种书刊以及网络上，有不少对虹吸现象的介绍和解释，五花八门良莠不齐.其中常见应用帕斯卡定律对虹吸现象进行解释，其实这并不正确. 虹吸现象不符合使用帕斯卡定律的条件，盲目使用必有错漏.,（摘编自： 1997学苑出版社出版，全国初中物理知识

3、竞赛委员会编全国初中物理知识竞赛辅导一书）,如图所示，液体为水，其密度为由于整个装置被大气包围处于密闭状态，装置中的水将大气压强p0大小不变地向各个方向传递在管的最高处的水中取一个竖直液片C（图中未画出液片），其左边受有向右的压强,（1）,其右边受有向左的压强,（2）,由于 所以 因而水由左向右流动,虹吸现象的不当解释及其错漏,我正在读初3，老师讲到离心式抽水机时，产生了很多疑问。上网问别人，很多人让我去看虹吸原理。看了一下，不明白，尤其是： 液片C受到向右的压强 p1p0gh1 受到向左的压强 p2p0gh2 p0表示大气压强. 都不明白为什么要用减法.,在网上，一位网友提出的疑问,不当解释

4、的错漏之处（一）：,(1)(2)两式的由来在教科书中找不到根据错误地引用了帕斯卡定律，说 (1)(2)两式中的p0就是传递过来的大气压强，那么式中(ghA)，(ghB)又做何解释呢?,在这种情况下帕斯卡定律是不适用的,液体是流动的，不能说处于“密闭”状态； 液面上的大气压强也不是“另外”所加压强故而不符合应用帕斯卡定律的条件，,不当解释的错漏之处（二）：,分析中没有明确是动态还是静态，从(1)(2)两式的形式来看像是静态分析. 但是，不管是静态还是动态，只要液体是连续的，C处只能有一个确定的压强值，而且各个方向压强大小相等 由(1)(2)两式所给出C处左右的压强差,只有在静态时两点的高度差为(

5、hBhA)时才存在，事实上在C处左右不存在这个高度差,不当解释的错漏之处（三）：,(1)式成立的条件是堵住右臂的开口端，左臂开口A处压强等于p0； (2)式成立的条件是堵住左臂的开口端，右臂开口B处压强等于p0 两式条件不同，不可能同时出现，又怎么可以相比呢?,不当解释的错漏之处（四）：,取液片分析的方法从根本上说就欠妥.液片是虚构的，没有厚度（体积），没有质量， 构不成物理研究对象，根本没有实际的物理含义,不当解释的错漏之处（五）：,3.对虹吸现象的恰当解释,应用压强差公式解释虹吸现象,把虹吸管看成倒立的U形管,如图所示. A端的位置相当于水槽中的水面，其压强与外界大气压强p0相等， B端堵

6、着，低于A端，水不流动. 在此情况下，B端的压强pB与A端的压强p0的关系，依据压强差公式有,这就是说B端水的压强,大于大气压强p0.,一旦将B端放开，水就会与外界大气接触，压强突然由pB减小为p0，平衡的条件被破坏，水因而失衡由静止变为流动，且向压强减小的方向流动. 这就是放开手后，水不断地从B端流出来的缘故,产生虹吸现象的条件,发生虹吸现象，从根本上分析，影响水的运动状态的因素是它所受的外力，在这里也就是重力和大气压力,在静止时，是大气压力支持了左臂中高hA的水柱；失衡以后，也是大气压力推动左臂中的水上升，经最高点流向右臂. 没有大气压的环境中是不能发生虹吸现象的，在有大气压的环境中，虹吸

7、管的最大高度也受限于大气压的大小，而且随着大气压的变化而变化.,发生虹吸现象，从根本上分析，影响水的运动状态的因素是它所受的外力，在这里也就是重力和大气压力,产生虹吸现象的条件,用pC表示虹吸管中最高处C点水的压强，在静止时，依据压强差公式有,（4）,虹吸管中最高处C点水的压强的最小值不可能小于0，如果等于0会出现了真空，水从此处断裂，此时上式变为,据此可算出大气压为标准大气压时，水柱高度约可达到的理论值,大气压强的存在是产生虹吸现象不可缺少的条件，另一方面重力也是不能缺失的因素. 没有重力液体内压强均匀分布，压强处处一样，根本没有压强差，虹吸现象也就无从发生. 正是有了重力水在出水端下降，改变了顶部与进水端的压强差，从