宅家实验 托里拆利实验(专业材料)
托里拆利实验原理讲解
托里拆利实验原理讲解托里拆利实验是由英国科学家约瑟夫·约翰·托里拆利于1859年提出的，该实验通过观察光线通过不同介质时的偏折现象，证明了光在介质中传播时会受到折射的影响。
这一实验为光的波动性提供了直接的实验证据，对于光学的研究起到了重要的推动作用。
托里拆利实验的原理可以简单概括为：当光线从一种介质进入另一种介质时，由于两种介质的光速不同，光线会发生折射现象。
具体而言，假设光线从空气中射入水中，根据光的波动性理论，当光线垂直入射时，光线不会发生偏折，而是直接通过。
然而，当光线以一定角度斜射入射时，根据斯涅尔定律，光线会发生偏折，并沿着另一个方向传播。
这一现象可以通过实验验证。
首先，我们需要准备一个透明的玻璃板和一束光线源，可以是激光器或者白炽灯。
将玻璃板竖直放置于水平桌面上，确保其表面光滑无瑕疵。
然后，将光线源照射到玻璃板上，观察光线从空气进入玻璃板时的偏折情况。
如果将光线从空气射入玻璃板，可以观察到光线明显发生了偏折，这是因为光线在通过玻璃板时发生了折射。
进一步，如果将玻璃板放入水中，再次观察光线从空气进入水时的偏折情况，可以发现光线的偏折角度增大了。
这表明光线在从空气进入水中时发生了更大的折射。
托里拆利实验的实验证明了光在介质中传播时会受到折射的影响，从而证实了光的波动性。
这一实验的结果与光的粒子性理论相矛盾，为波动理论提供了有力的支持。
通过托里拆利实验，我们可以更深入地理解光的传播规律以及光在不同介质中的行为。
这对于光学的研究和应用具有重要意义。
除了验证光的波动性，托里拆利实验还可以用于测量介质的折射率。
根据斯涅尔定律，当光线从一种介质射入另一种介质时，折射角和入射角之间的正弦比等于两种介质的折射率之比。
因此，通过测量光线的入射角和折射角，可以计算出介质的折射率。
这一原理在光学仪器的设计和光学材料的研究中具有广泛的应用。
总结起来，托里拆利实验通过观察光线在不同介质中传播时的偏折现象，验证了光的波动性，并提供了测量介质折射率的方法。
用水做托里拆利实验报告
一、实验目的1. 了解托里拆利实验的原理和方法。
2. 通过实验验证大气压的存在。
3. 比较使用水银和用水进行托里拆利实验的差异。
二、实验原理托里拆利实验是利用液体的压力平衡原理来测量大气压强的实验。
实验中，将一根封闭一端的玻璃管装满液体（水银或水），然后将管口朝下插入装有相同液体的容器中。
由于液体受到大气压的作用，管内的液面会下降，直到达到一个平衡高度。
此时，管内液面上方的空间形成真空，管内液体的压力与管外液体的压力相等，从而可以计算出大气压强。
三、实验器材1. 玻璃管（长约1米，一端封闭，一端开口）2. 水槽3. 水银或水4. 秒表5. 量筒6. 计算器四、实验步骤1. 将玻璃管洗净，并确保管内没有气泡。
2. 在玻璃管中装入适量的水银或水，确保液面高于管口。
3. 将玻璃管口朝下插入装有相同液体的水槽中，直至管内液面与水槽中液面相平。
4. 松开管口，观察液面变化，并记录液面下降到平衡位置所需的时间。
5. 用量筒测量平衡位置时管内液柱的高度。
6. 重复实验，求平均值。
五、实验结果与分析1. 实验过程中，观察到管内液面下降，直到达到一个平衡位置。
此时，管内液面上方的空间形成真空，管内液体的压力与管外液体的压力相等。
2. 通过实验测量，得出使用水作为实验液体时，一个标准大气压可以支持的水柱高度约为10.336米。
3. 与使用水银作为实验液体时（约760毫米），所支持的水柱高度相比，使用水作为实验液体时，所需的水柱高度明显增加。
六、实验讨论1. 使用水作为实验液体时，所需的水柱高度明显增加，这是因为水的密度远小于水银的密度。
在相同的大气压下，水柱产生的压力远小于水银柱产生的压力，因此需要更长的水柱来达到相同的压力平衡。
2. 在实验过程中，观察到管内液面下降到平衡位置所需的时间较长。
这是由于水的粘度大于水银的粘度，导致液面下降速度较慢。
3. 实验结果表明，一个标准大气压可以支持10.336米高的水柱。
这一结论对于理解大气压的物理现象和工程设计具有重要意义。
托里拆利实验
托里拆利实验一、实验步骤1．一只手握住玻璃管中部，在管内灌满水银，排出空气，用另一只手指紧紧堵住玻璃管开口端并把玻璃管小心地倒插在盛有水银的槽里，待开口端全部浸入水银槽内时放开手指，将管子竖直固定，当管内水银液面停止下降时，读出此时水银液柱与水槽中水平液面的竖直高度差，约为760mm。
2．逐渐倾斜玻璃管，发现管内水银柱的竖直高度不变。
3．继续倾斜玻璃管，当倾斜到一定程度，管内充满水银，说明管内确实没有空气，而管外液面上受到的大气压强，正是大气压强支持着管内760mm高的汞柱，也就是大气压跟760mm高的汞柱产生的压强相等。
4．用内径不同的玻璃管和长短不同的玻璃管重做这个实验（或同时做，把它们并列在一起对比），可以发现水银柱的竖直高度不变。
说明大气压强与玻璃管的粗细、长短无关。
（控制变量法）5．将长玻璃管一端用橡皮塞塞紧封闭，往管中注满红色水，用手指堵住另一端，把玻璃管倒插在水中，松开手指。
观察现象并提问学生：“如把顶端橡皮塞拔去，在外部大气压强作用下，水柱会不会从管顶喷出？”然后演示验证，从而消除一些片面认识，加深理解。
6．通常人们把高760毫米的汞柱所产生的压强，作为1个标准大气压，符号为1atm（atm为压强的非法定单位），1atm的值约为1.013×10^5Pa二、实验说明1.不可以用其他液体代替水银，若用水代替，高度会达到10.336米，在普通实验室中不现实，因而不可行；详细过程：已知ρ水银=13600kg/m∧3;∵水柱产生的压强与水银柱产生的压强相等即p水=p水银，ρ水gh水=ρ水银gh水银∴h水=ρ水银/ρ水×h水银=13600kg/立方米/1000kg/m^3;×0.76m=10.336m2.若操作正确测量值小于真实值，则可能是管内有气体；若测量值大于真实值，则可能是没有把管放竖直，且沿管的方向测量水银柱的高度。
3.实验结果(水银高度)与试管粗细无关。
基础物理实验报告托里拆利实验
托里拆利实验报告一、实验目的1、知识层面:流体力学背景知识，伯努利方程适用条件;托里拆利定律;计时工具;表面张力系数测定;2、能力培养:采用简单的实验设计探究托里拆利定律;提高实验设计能力。
3、能力培养:与预备实验-表面张力系数的测定内容联系，探究液体的相关性质。
4、能力培养:加强对 tracker、origin 等数据处理软件的掌握。
5、素质提升:团队合作能力;思辨能力。
二、实验原理（一）、伯努利原理图 2 伯努利原理示意图伯努利原理是无粘性正压流体在有势外力作用下作定常流动时，表达总能量沿流线守恒的一个定理。
上述条件下运动方程的一个积分，称作伯努利方程。
在定常无粘不可压缩液体的某流管中，由液体的不可压缩性可知其散度为零，则在流管的两个截面 1，2 处有以下关系：A1ⅆS1=A2ⅆS2(1)设两端的压力为P1与P2，则流体在该段的做功为：ⅆW=P1A1ⅆS1−P2A2ⅆS2(2)式中P1和P2分别代表流管两端的压强。
这个功等于流管内流体的能量（动能和势能）的净变化量。
用v1和v2分别表示上述两处的流速，于是在截面1 处进入流管的流体的动能是1 2m1v12=12ρA1ⅆS1v12(3)在截面2 处离开流管的流体的动能也可由类似的表达式给出。
因此，在这一位移中动能的净变化量为：ⅆT=12ρA2ⅆS2v22−12ρA1ⅆS1v12(4)同理，势能的净变化量可由纵坐标的变化来确定，即：ⅆV=m2gy2−m1gy1=ρgA2ⅆS2y2−ρgA1ⅆS1y1(5)总能量的变化由（4）和（5）之和表示，由动能定理，联立（2）、（4）和（5）式，同时代入（1）式约去AⅆS，得：P1+12ρv12+ρgy1=P2+12ρv22+ρgy2(6)假设所有流线都与水的上表面垂直相交，则易得上式所表示的量在整个流体中都是常数，将1 处设置为水箱的上表面处，2 处设置为水箱的小孔处，则（6）式可得：P0+12ρ(ⅆy1ⅆt)12+ρgy1=P0+12ρv22+ρgy2(7)其中，P0为大气压强。
托里拆利实验的实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解托里拆利实验的原理和过程。
2. 测量大气压强的大小。
3. 验证大气压强与玻璃管的粗细、长短无关。
二、实验原理托里拆利实验是利用水银柱的高度来测量大气压强的实验。
实验原理如下：当一端封闭的玻璃管内充满水银，并将其倒插入水银槽中时，管内水银柱的高度将受到大气压强的作用。
根据帕斯卡定律，管内水银柱的高度与大气压强成正比，即：P大气= ρ水银gh其中，P大气为大气压强，ρ水银为水银的密度，g为重力加速度，h为水银柱的高度。
三、实验器材1. 托里拆利实验器（J2116型）2. 水银3. 1米以上的长玻璃管（或两根玻璃管中间用橡皮管连接）4. 烧杯5. 刻度尺四、实验步骤1. 将水银倒入实验器中，直至液面高度超过玻璃管的高度。
2. 用手指堵住玻璃管的开口端，将玻璃管倾斜，使管内充满水银，排除空气。
3. 将玻璃管竖直放置，放开手指，使玻璃管内的水银柱下降至稳定状态。
4. 使用刻度尺测量水银柱的高度，记录数据。
5. 改变玻璃管的倾斜角度，重复步骤4，观察水银柱高度的变化。
6. 将玻璃管倾斜至一定程度，使管内充满水银，验证管内确实没有空气。
7. 使用不同内径和长度的玻璃管重复实验，观察水银柱高度的变化。
五、实验数据及结果1. 实验一：水银柱高度为760mm。
2. 实验二：改变玻璃管倾斜角度，水银柱高度仍为760mm。
3. 实验三：使用不同内径和长度的玻璃管，水银柱高度仍为760mm。
六、实验结论1. 托里拆利实验原理正确，通过水银柱的高度可以测量大气压强。
2. 大气压强与玻璃管的粗细、长短无关，与水银柱的高度成正比。
3. 在一个标准大气压下，水银柱的高度约为760mm。
七、实验讨论1. 实验过程中，若玻璃管内存在气泡，会对实验结果产生影响，导致测量值偏小。
2. 实验过程中，要确保玻璃管竖直放置，避免因倾斜角度过大而导致水银柱高度变化。
3. 实验结果受环境温度和湿度的影响，不同地区、不同时间的大气压强可能存在差异。
托里拆利实验
关于托里拆利实验
1、实验原理：P=ρgh
2、实验方法：等效替代法
3、管的长度有什么要求？大于760mm
4、倒置放手后，水银面为什么下降？ P大气PHg
5、下降后，管内水银面上方是什么？真空
6、 760mm是管内外水银面的高度差，而不是管内水银柱的长度。
（1）玻璃管稍稍倾斜是否影响实验？不影响，管内水银柱高度不变。
（2）一直倾斜呢？
水银逐渐充满整个管子。
当管子的高低于760mm时，实验结果就受影响了。
7、换成粗管或形状不规则的管子，实验结果如何？
不变。
结果只取决于玻璃管内水银柱的高度，与管子的形状无关。
8、实验中将玻璃管上提或下压2cm（管口始终在液面下），实验结果如何？
不变。
9、不小心玻璃管顶部弄破，会出现什么现象？像喷泉一样喷出吗？
水银全部退回水银槽
10、如果管长只有600mm，实验结果如何？
（1）水银是否充满整个管子？充满
（2）管子顶部是否受压强？多大？受，P管=P大气-P水银
（3）顶部换成橡皮膜，会有什么现象？向里凹
11、实验中不小心混入空气，实验结果如何？水银柱上方空气压强多大？
变小。
上方空气向下压水银柱。
P空气=P大气-P水银
12、某次实验时，将玻璃管倾斜。
无论怎样倾斜，管内水银始终无法充满，说明什么？
管内混有空气。
13、如果在高山上做这个实验，结果怎样？ h水银760mm
14、换用水做实验呢？水柱多高？ h水柱≈10m。
托里拆利实验的原理过程及结论
托里拆利实验的原理过程及结论【托里拆利实验的原理过程及结论】
嗨！朋友们，今天咱们来聊一聊那个让科学界都炸开了锅的“水银柱”实验——托里拆利实验！这个实验可是大名鼎鼎，不仅因为它的科学价值，还因为它背后隐藏的那个小故事哦！
话说在16世纪的时候，有个叫托里拆利的家伙，他可不是什么大人物，就是个普
通的意大利小镇上的理发师。
但你知道吗？这家伙可不简单，他的好奇心让他决定做一件大事——测量地球到太阳的距离！
为了实现这个壮举，托里拆利搞了个大发明——一个可以测量气压的装置。
他利用一根管子和一根玻璃管，通过观察水银柱的高度来推算出气压的变化。
结果呢？他居然测出了地球到太阳的距离，震惊了整个科学界！
但是，托里拆利并没有止步于此。
他还发现了一个更神奇的现象——大气压力！原来，我们呼吸时呼出的气体会降低周围的气压，而吸气时又会提高。
这个发现让科学家们对大气有了更深的了解，也为后来的气象学奠定了基础！
说到这里，大家是不是已经迫不及待想试试这个实验了呢？别急，让我来给你们详细解释一下步骤。
你需要准备一个瓶子、一根细长的管子和一个玻璃管。
然后，将管子的一端插入瓶子中，另一端插入玻璃管中。
接着，用嘴对着管子吹气，看水银柱会不会上升。
如果上升了，那就说明你的气压降低了；如果下降了，那就说明气压提高了。
不过，在做这个实验的时候，可得小心点儿！别让你的水银柱“飞”出去啦！还有啊，记得要控制好你的气压哦，不然水银柱可能会“跳”得太高或者太低，影响实验结果。
好了，今天的托里拆利实验就介绍到这里啦！希望大家通过这个有趣的实验，能够更加了解大气的压力变化，感受到科学的神奇魅力！下次咱们再聊更多有趣的科学实验吧！。
托里拆利实验的原理过程及结论
托里拆利实验的原理过程及结论1. 引子：一场科学的奇妙冒险好吧，今天咱们来聊聊一个有趣的实验，托里拆利实验。
别担心，我不会让你觉得这是一堂沉闷的物理课，咱们就像在喝茶聊天一样，轻松愉快地走进这个科学的世界。
说到托里拆利，大家可能会想，“这是谁呀？听起来像个古老的意大利大厨！”其实，他是一位聪明绝顶的科学家，生活在17世纪的意大利，专门研究气体和压力。
今天咱们就跟着他的步伐，探索一下他这个实验是怎么回事。
2. 实验的原理：空气的秘密2.1 试管和水银的故事托里拆利实验的核心，简单说就是用水银来研究空气压力。
你想啊，托里拆利在实验室里，手里拿着一个长长的玻璃管，管子的一头放在水银里，另一头却是空的。
这就像是在玩一种“空气的捉迷藏”，嘿，空气就是藏在那儿，等着被发现。
当托里拆利把管子倒过来，水银就开始往下流，但你要问，水银为什么不全流出来呢？这就是空气的秘密！空气有一种看不见的力量，叫做气压。
这个气压把水银推着，保持着一部分在管子里。
托里拆利就像一个科学侦探，揭开了这个神秘面纱。
2.2 压力的游戏接下来，托里拆利又做了一个小实验，他把水银管的高度测量出来，发现大约是76厘米。
这个数字可是有讲究的哦！它说明了在地球表面，空气的压力大概就是这个高度的水银柱所能支撑的。
也就是说，地球上的空气像个大力士，压在我们身上，但我们却感觉不到。
真是让人感到神奇，空气就像是我们的隐形保镖，默默守护着我们。
3. 结论：揭示气压的奥秘3.1 科学的胜利所以，托里拆利通过这个实验，告诉我们：空气不是无形无影的，它有重量，有力量，能够产生压力。
科学的胜利！这个发现可是为后来的气体学奠定了基础，让人们开始研究更多关于空气和气压的知识。
你能想象吗？如果没有这个实验，我们可能还在一头雾水，像个无头苍蝇一样。
3.2 空气的价值而且，这个实验不仅是科学上的突破，更是生活中的启示。
想想我们每天呼吸的空气，原来它背后藏着这么多秘密，真是让人倍感珍惜。
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稻谷课件
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t时刻从桶中流出液体量应等于通过小孔的流量。设小 孔直径为d，则有：
t时刻，小孔上方桶内液体上表面到小孔中心的距 离为h，此时小孔上方桶内液体的体积为 因此：
联立三式，可得：
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
变形可得： 设t=0时刻，液面相对于小孔的高度为H，则有：
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3. 测液体上方液面相对于小孔中心高度H所对 应的时间
将小孔封住。把桶放置在水平面上，在桶中 注入水，液面高度高于最高的标记M1。待液面 平静后，打开小孔，让水通过小孔流出。
当液体上方液面相对于小孔中心的高度为 H0时开始计时（t0=0），并记录液面高度分别为 Hi时对应的时刻ti（i=1,2,3,4,5），并填入表4中 （至少重复3次）。
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烧热一把螺丝刀，用它在矿泉水瓶上扎个孔，趁热插进一截圆珠笔芯
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效果不错，一点都不漏水。
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Δh t1 t2 t3
H0 91.0 0
0
0
H1 80.5 4.6 5 5.2
H2 70.0 11.5 12.0 12.2
H3 59.5 18.6 19.0 18.8
H4 49.0 26.1 26.8 27
H5 38.5 35.5 36.1 36.3
实测数据
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用测得的数据绘图，由图中直线可得斜率k
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触，压强相等（都等于大气压），所以pA=pB。此外，
容器内液体上方的截面积SA远大于小孔处的截面积SB，
据连续性方程(1)，vSB=v0 SA，所以v≫v0。因此，忽略
(3)式中的 ρv02/2，同时令
，得：
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由上式可得，小孔上方的液体上表面的高度h与小 孔处液体流速之间的关系：
以上即托里拆利定理。根据上述定理，小孔处液 体的流速和物体从相对小孔高为h的位置自由下落到小 孔处的速率相同。 3. 小孔上方液面高度和时间的关系
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表4：液体上表面相对于小孔中心高度随时间的变化
次数
1
2
3
用时
t0
t1
t2
t3
t4
t5
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4. 研究液体上方液面相对于小孔中心高度H随时间 的变化
根据表3和表4求出 和 （i=0, 1, 2, 3 ,4, 5），绘 制 和 的实验曲线，并根据最小二乘法求出实验 曲线的斜率k。
求出斜率k的理论值k0，计算k实验值相对于k理 论值k0的相对误差。
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一、实验目的 1、了解伯努利方程； 2、了解托里拆利定理； 3、研究液面高度随时
间的变化。
二、实验材料（建议） 圆柱形塑料桶，小刀， 水，米尺，笔芯之类。
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三、实验原理 1. 伯努利方程
理想流体在细管中稳定流动，忽略流体的粘滞性。 设流体密度为ρ，重力加速度为g，以管中一段位于A、 B之间的流体为分析对象（如图1所示）。 A处：流速为vA，压强为pA，沿着流速方向流体的截 面积为SA，相对于某水平面的高度为hA。 B处：流速为vB，压强为pB，沿着流速方向流体的截面 积为SB，相对于某水平面的高度为hB。
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对于不可压缩的流体
上式称为理想流体的连 续性方程.
此外，根据流体力学 的知识，借助能量守恒和 功能原理，可以得到如下 的伯努利方程：
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图1
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2. 托里拆利定理
如图2所示，圆柱形
的液体桶内径为D。桶壁
开有一个圆孔，孔内径为
d。上述圆桶放置在某水
平面S上，桶中盛满液体
（如水），液体密度为ρ。
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五、预习题 1. 假设圆柱形桶内直径为10cm，小孔内直径为2mm，桶 内液体液面初始时刻相对于小孔中心的高度为20cm。通过 底部的小孔，将小孔上方的液体排净，需要多长时间？ 2. 如果是方形的桶（长方体状），打开小孔，液体上表面 的高度和什么有关？能给出定量的表达式吗？
六、思考题 1. 为什么装满水的塑料瓶下方开孔，孔越小，水喷的越远？ 2. 为什么生活中，用来供水的水塔建的很高？
实验7 托里拆利实验
液体在生活中无处不在，并且液体一般盛放在容 器中，比如水。在近现代以前，一般用水桶来供水。 这种供水方式，即便是到了现在，依然在使用。在用 水桶供水时，为了使用的方便，会在水桶的下方开一 个小孔，在小孔处安装阀门或者水龙头，使用时将水 龙头打开即可。有时候，啤酒也装在类似的桶中。如 果打开水龙头，桶中的液体多长时间会流干净？今天， 我们一起通过下面的实验来研究一下。
在小孔上方桶壁上，设置六个用来表示液面高度 的标记，分别记为M0、M1、M2、M3、M4和M5。测量 标记Mi到到小孔中心的距离记为Hi，并填入表3中（至 少测量3次）。
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表3：液面标记Mk相对小孔中心的高度
次数
1
2
3
相对高度
H0
H1
H2
H3
H4
H5
注意：Hi随着i的变大而变小（i=0,1,2,3,4,5）。
表1：容器（桶）内径
表2：细管（小孔）内径
注意：细管的内径要显著小于桶的内径。。
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2. 桶壁开孔，设置液面计时标记 在桶壁上开一个小孔，插入上面准备好的细管(细
管的轴线尽量和桶的轴线垂直，或者说，注入液体后， 细管的轴线尽量与液体上表面平行)。插入后，将细管 外部与桶壁小孔边缘之间的缝隙用不透水的材料封好。
图2
某时刻t，桶内液体上表面对应的流速为v0，压强
为pA，沿着流速方向液体的截面积为SA，相对于水平
面S的高度为hA。
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同一时刻（即t时刻），小孔处流速为v，压强为 pB，沿着流速方向液体的截面积为SB，相对于某水平 面的高度为hB。由伯努利方程得：
桶内液体上表面和小孔处的液体均和外界大气接
积分可得： 上述关系也可以改写为：
上述关系给出了液面相对于小孔中心高度h和时间
t之间的关系，其中
。
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四、实验内容（含实验步骤、数据记录表、数据处理要求等） 1.测量圆柱形桶和细管直径
准备圆柱形的桶和圆柱形的细管(干净的笔芯或者 用其他圆柱形的细管)。测量桶和细管的内直径(内圆 柱面的直径)，分别填入表1和表2中(至少测量3次)。