02静水压强量测实验报告

静水压强量测实验报告

一、实验原理

1. 根据流体平衡规律，在重力场中静止液体的压强分布可表示为：

C g p

z =+

ρ，

即在连通的同种静止液体中各点对于同一基准面的测压管水头相等。

2. 测压管的一端接大气，这样就把测管水头揭示出来了。再利用液体的平衡规律，可知连

通的静止液体区域中任何一点的压强，包括测点处的压强。这就是测压管量测静水压的原理。

3. 压强水头g p

ρ和位置水头z 之间的互相转换，决定了液柱高和压差的对应关系：

h g p ∆ρ∆=.在压差相同的情况下，不同的液体对应不同的液柱高。用这个原理可以测

定液体的重度。

二、实验装置

1. 在一全透明密封有机玻璃箱内注水，并由一乳胶管将水箱与一可升降的调压筒相连，调压筒的顶部与大气连通。水箱顶部装有排气阀K 1，另从孔口K 2接出管子与测压排中的三个U 形比压计中的测管1，3，5相通，U 形比压计1-2与水箱不连通，内装液体为未知液体，

未知

ρ可能大于水的密度也可能小于水的密度，U 形比压计3-4、5-6在测点A 和B （底部）

与水箱接通。从开关K 3接出的管子插入另一容器中的染色水中。

打开K 1时，水箱内液体的表面压强为大气压，当K 1关闭时，可通过升降调压筒调节水箱内液体的表面压强，使它高于或低于大气压。

实验设备简图：

三、实验目的和要求

1． 通过实验加深对水静力学基本方程物理意义的理解。加深理解位置水头、压强水头及测

管水头的概念。

2． 通过实验加深对水静力学基本方程物理意义的理解。加深理解位置水头、压强水头及测

管水头的概念。

3． 验证静止液体中，不同点对于同一基准面的测压管水头为常数，即 C g p

z =+

ρ。

4． 实测静水压强，掌握静水压强的测量方法。 5． 观察真空现象，加深对真空压强、真空度的理解。 6． 测定未知液体的重度。

四、实验步骤

7． 认真阅读实验目的要求、实验原理和注意事项。 8． 熟悉仪器，测记有关常数。

9． 将调压筒放置适当高度，打开排气阀K 1，使水箱内的液面与大气相通，此时液面压强

p 0=p a .待水面稳定后，观察各测管中的液面位置，以验证等压面原理。

10． 关闭排气阀K 1，将调压筒升高至最高位置。此时水箱内液面压强p 0>p a ，观察各测点

压差计的压差变化，并测记各测管的液面标高，完成第一次实验。将调压筒稍稍降低，再做两次实验，并测记各测管的液面标高，确保前三组实验的圆桶内部压力大于外界大气压。

11． 继续将调压筒降低至三个不同的位置，确保在后三组实验中，水箱内液面压强p 0

观察各测点压差计的压差变化，并测量记录各测管的液面标高，确保后三组实验的圆桶内部压力大于外界大气压。

五、实验数据与处理 仪器编号： 5

有关常数：A 点高程 A ∇= 9.7 cm ，B 点高程 B ∇= 0 cm ，水ρ= 1.0×10-3 kg/cm 3 测管液面高程读数记录

实验结果:

静水压强量测结果

六、分析思考题

1.重力作用下的静止液体压强分布的基本规律是什么？从实验结果举例说明。

2.如何利用测压管量测静止液体中任意一点的压强（包括液面压强）？

3.相对压强与绝对压强、相对压强与真空是什么关系？

4.表面压强0p的改变，基准面O-O线位置的改变，对A、B两点的位置水头与压强水头

有什么影响？

解：以水中的点为研究对象，水面压力对其受到的压力没有影响，因为改点各个方向均受到了传递过来的水面压力、相互抵消了。同理，以水底的点为研究对象，水对点造成的压力要加上水面压力。压强单位Pa，水头也用于度量压强大小，单位m。

5.如何选取等压面？U形比压计1-2（装油）与U形比压计3-4（装水）中位于同一水平

面上的液体测点压强是否相同？

6.U形比压计3-4和U形比压计5-6在量测静水压时的作用是否相同？能否省略其中的一

个？

解：U形比压计3-4和U形比压计5-6在量测静水压时的作用不相同。不能省略其中的一个。

7.如果水箱和调压筒液面也有标尺显示，能否将U形比压计3-4和U形比压计5-6都省

略？

解：不能省略。

8.试分析产生量测误差的原因，并指出在实验中应该采取哪些措施尽可能减小误差。