王福生

義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書九年級物理第十四章第三節(jié)——大氣壓強(qiáng)，教材內(nèi)容中有一個著名的實(shí)驗(yàn)——托里拆利實(shí)驗(yàn)，我認(rèn)為這個實(shí)驗(yàn)是中學(xué)教科書中最神奇的實(shí)驗(yàn)之一。雖然這個實(shí)驗(yàn)早在三十年前我上初中時就學(xué)習(xí)過，但在當(dāng)時和前些年我的教學(xué)生涯中一直有一個問題始終縈繞在我的心中，那就是為什么聰明的托里拆利認(rèn)為760毫米高的汞柱就一定是大氣壓在支撐著？直到2004年在我進(jìn)行連通器的教學(xué)時，有一道習(xí)題引起了我的注意，習(xí)題的內(nèi)容是：在一支U形玻璃管的一側(cè)注入適量的煤油，另一側(cè)注入一定量的鹽水后，這個連通器在靜止時兩側(cè)的液面還會在同一水平面上嗎？答案是否定的。于是我又想到，如果U形管的一側(cè)是煤油，另一側(cè)是水銀，那樣一來，U形管兩側(cè)的液面差不是會很大么？馬上我又聯(lián)想到了下一節(jié)中的托里拆利實(shí)驗(yàn)，想起了一直縈回在我的腦際的那個問題，突然我感覺到，托里拆利實(shí)驗(yàn)不就是一個神奇的連通器嗎？后來我將這一想法和同事們交流，漸漸地得到了大家的認(rèn)同，我的這一想法有下面的理由：

1. 見圖A，托里拆利管里是水銀柱，水銀柱壓在水銀槽內(nèi)管中與槽內(nèi)液面相平的水銀面上，水銀柱的上方是真空，而管外水銀面上卻是大氣壓作用在上面。

2.（見圖B）管外的水銀面上方是大氣層壓在上面，而大氣層上方也是真空。且圖B管內(nèi)水銀柱上表面上方也是真空，與圖A管內(nèi)水銀柱上表面上方氣壓相同為0Pa，只不過我們將B圖中的玻璃管向上伸到了大氣層的上表面之上。到此，B圖和A圖實(shí)驗(yàn)環(huán)境完全相同，B圖完全可以取代A圖。

3. 由于水銀柱和大氣層的上方都是真空，而下方又都由槽內(nèi)水銀連通，則大氣和水銀便成了盛在“巨大U形管”兩側(cè)密度不同的兩種物質(zhì)（見圖C），并且都處在上方是真空的相同環(huán)境中，則我們根據(jù)連同器原理不難想到，這個理想中的“U形管”一側(cè)的大氣壓強(qiáng)和另一側(cè)的水銀柱的壓強(qiáng)處于一種平衡狀態(tài)，即連通器的原理——壓強(qiáng)相等。

4. 到此我們便可以認(rèn)為這個理想中的“U形管”就相當(dāng)一個上端開口下端相聯(lián)通的容器，與我們常見的連通器不同的不過是一個是上方為真空環(huán)境，一個是上方為空氣環(huán)境而已。

后來，我將這一想法運(yùn)用到教學(xué)中，用它來為學(xué)生解答托里拆利實(shí)驗(yàn)的問題，得到了學(xué)生的認(rèn)可。

（責(zé)任編輯 史玉英）