力学与简单机械 · 人教版八年级物理第九章第三节

大气压强与托里拆利水银柱实验模拟器

大气压强考试核心：托里拆利管倾斜、上提、下压、换粗管，管内外水银面的竖直高度差始终锁定为 760mm！一旦管顶扎孔，水银不会向上喷出，而是瞬间落平。

本地计算 · 数据不上传

考点预设与典型误区：

3D 物理实验视窗● 60 FPS

速度:

实验控制变量

环境大气压 p0

kPa

玻璃管倾斜角 θ (0°为竖直)

管子上提/下压量

管顶是否扎小孔 (0=无, 1=扎孔)

水银柱竖直高度 h

管内水银斜长 L

管顶真空度

抽水机抽水理论极限

【实时推导与公式代入】

基本公式： --

代入过程： --

物理状态： --

【题干】 在托里拆利实验中，如果把玻璃管倾斜 30°，管内水银柱的长度如何变化？竖直高度如何变化？

【详细计算步骤】

1) 竖直高度只由外界大气压决定，依然保持 760mm 不变；2) 管内水银柱长度 L = h / cos30° = 760 / (√3/2) ≈ 877.6mm，长度变长。

【题干】 若改用水代替水银做托里拆利实验，标准大气压能够支持多高的水柱？活塞式抽水机能把水抽到 15m 高吗？

【详细计算步骤】

h水 = p0 / (ρ水·g) = 1.013×10⁵ / (1000×9.8) ≈ 10.33m。活塞式抽水机是利用大气压把水“压”上去的，理论极限扬程只有 10.33m，根本无法抽到 15m 高。

Q1. 变式 1：如果在实验过程中，不小心有少量空气混入了玻璃管顶部的“真空”空间，测量出的大气压值会偏大还是偏小？

Q2. 变式 2：把托里拆利实验装置从山脚搬到高山山顶，玻璃管内的水银柱高度会如何变化？为什么？

Q3. 变式 3：在马德堡半球实验中，拉开两个直径 30cm 的抽真空铜半球需要多大的拉力？（大气压按 1.0×10⁵ Pa 计算）

管顶扎孔为什么水银不会喷出来？

液体之所以从孔喷出，是因为孔内压强大于孔外压强。管顶扎孔前内部是真空（0 Pa），外部是 1 个大气压（101 kPa），扎孔瞬间外部空气涌入管内，内外气压相等，水银在自身重力下立刻落回水银槽。

托里拆利实验换用更粗的玻璃管，水银柱高度会变吗？

不会！液体压强公式 p = ρgh 中，压强只与液体密度 ρ 和深度/高度 h 有关，与容器粗细、截面积完全无关。

如果水银管下端稍微提起，但未离开水槽液面，水银柱高度会变吗？

不会！管内水银柱上表面与水银槽液面的竖直距离始终等于外界大气压支持的高度（760mm）。上提时管内真空体积变大，水银柱高度差保持不变。

宇航员在太空中能用吸管喝饮料吗？

在失重的空间站座舱内（有正常气压）可以喝；但在座舱外暴露在太空真空中不能用吸管喝，因为太空没有大气压将饮料压入嘴中。