测量平衡压强的方法

㈠ 测量平衡电压时,如果油滴向上运动,应该如何调节

美国物理学家密立根历时七年之久，通过测量微小油滴所带的电荷，不仅证明了电荷的不连续性，即所有的电荷都是基本电荷e的整数倍，而且测得了基本电荷的准确值。电荷e是一个基本物理量，它的测定还为从实验上测定电子质量、普朗克常数等其他物理量提供了可能性，密立根因此获得了1923年的诺贝尔物理学奖。

密立根油滴实验用经典力学的方法，揭示了微观粒子的量子本性。因为它的构思巧妙，设备简单，结果准确，所以是一个着名而有启发性的物理实验。我们重做密立根油滴实验时，应学习前辈物理学家精湛的实验技术，严谨的科学态度及坚忍不拔的探索精神。

用油滴法测量电子的电荷有两种方法，即平衡测量法和动态测量法，分述如下:

1、 平衡测量法

用喷雾器将油滴喷入两块相距为d的

水平放置的平行极板之间。油滴在喷射时由

于摩擦，一般都是带电的。设油滴的质量为

，两极板之间的电压为V，m，所带电量为q

则油滴在平行极板之间同时受两个力的作

用，一个是重力mg，一个是静电力

。如果调节两极板之间的电压V， qE,qv/d图25-1:油滴在两平行极板之间静止

可使两力相互抵消而达到平衡，如图27-1所示。这时

(25-1) mg,qv/d

为了测出油滴所带的电量q，除了需测定V和d外，还需测量油滴的质量m 。因m很小，需要用如下特殊的方法测定。

平行极板未加电压时，油滴受重力作用而下降，但是由于空气的粘滞阻力与油滴的

v速度成正比，油滴下落一小段距离达到某一速度后，阻力与重力平衡(空气浮力忽g

略不计)，油滴将匀速下降。由斯托克斯定律可知

mg,6,r,v (25-2) g

式中η是空气的粘滞系数，r是油滴的半径(由于表面张力的原因，油滴总是呈小球状)。

设油滴的密度为ρ，油滴的质量m又可以用下式表示

34m,,r, (25-3) 3

由(2)式和(3)式得到油滴的半径

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,9vg (25-4) r,2,g

-6斯托克斯定律是以连续介质为前提的，对于半径小到10m的微小油滴，已不能将空气看作连续介质，空气的粘滞系数应作如下修正

,, ,,b1，pr

-6,式中b为一修正常数，b = 6.17×10m?cmHg，p为大气压强，单位为cmHg。用 代,替(4)式中的，得 ,

,9vg1 (25-5) r,,g2,b1，pr

上式根号中还包含油滴的半径r，但因为它处于修正项中，不需要十分精确，故它仍可以用(4)式计算。将(5)代入(3)式，得

32,,,v9g41,, ,,,,, (25-6) m32,gb,,，1pr,,

对于匀速下降的速度，可用下法测出:当两极板间的电压V=0时，设油滴匀速下降vg

l的距离为，时间为t，则 g

l (25-7) ,vgtg

将(7)式代入(6)式，(6)式代入(1)式，得

32,,dl,,,,18 (27-8) q,,,,bg,,2,Vt,,，1g,,pr,,,,

上式就是用平衡法测定油滴所带电荷的计算公式。

2、动态测量法

在平衡测量法中，公式(27-8)是在条件下推导出的。在动态测量法中，qE,mg

两极板上加一适当的电压V，如果qE>mg,而且这两个力方向相反，油滴就会加速上升，E

油滴向上运动同样受到与速度成正比的空气阻力的作用。当油滴的速度增大到某一数值

后,作用在油滴上的电场力、重力和阻力达到平衡，此油滴就会以匀速上升， vv EE这时

VEq,mg，6,r,vEd (25-9) 当去掉两极板所加的电压V后，油滴在重力的作用下加速下降，当空气阻力和重力平衡E

时

mg,6,r,v g

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将此式代入(9)式

vdE (25-10) ，，q,mg1，vVgE

l实验时，如果油滴匀速下降和匀速上升的距离相等，设都为，匀速上升的时间为t，E匀速下降的时间为t，则 g

ll , (25-11) vv,,EgttgE

将(6)式和(11)式代入(10)式得:

32,,t,lg,,,,18d, (25-12) ,,1，q,,,,Vb,,2gt,E,,1，t,E,g,,pr,,,,

上式就是用动态法测定油滴所带电荷的计算公式。

仪器的外观如图25-2所示为MOD-4型

1-1 油滴盒 1-2 有机玻璃防风罩 1-3 有机玻璃油雾室

2-1 油滴照明灯室 2-2 导光棒 3-1 调平螺旋(三只)

3-2 水准泡 4-1 测量显微镜 4-2 目镜头

4-3 接目镜 4-4 调焦手轮 5-1 电压表

5-2 平衡电压调节旋钮 5-3 平衡电压反向开关 5-4 升降电压调节旋钮

5-5 升降电压反向开关 6-1 特制紫外灯(MOD-4型油滴仪在防风罩内)

6-2 紫外灯按钮开关(MOD-4型油滴仪在测量显微镜右侧，图上看不见)

图25-2 MOD-4型油滴仪 图

1、 油滴仪:油滴仪包括油滴盒、防风罩、照明装置、显微镜、水准仪等，如图25-3

所示。油滴盒是由两块经过精磨的平行极板组成的，间距为5.00mm，上极板的中央

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有一个直径为0.4mm的小孔，以供油滴落入。油滴盒放在防风罩中，以防止周围空

气流动对油滴的影响。防风罩上面是油雾室，用喷雾器可将油滴从喷雾口喷入，并

经油雾孔落入油滴盒，油雾孔由油雾孔开关控制，它打开后油滴才能落入油滴盒。

照明装置用高亮度发光 二极管照明。

显微镜是用来观察和测量油滴运动的。目镜中装有分划板(见图25-4)，上下共分

l00mm，用以测量油滴运动的距离和速度 。 6格，其垂直总长度相当于视场中的3.v

在防风罩内(或外)有一水准泡，用于调节极板水平。

2、 电源:

1)5V直流电压经限流电阻给高亮度发光

二极管供电)。

1( 油雾室 2.油雾孔开关 3.防风罩 4.上电极板 2) 500V直流平衡电压，可以5.胶木圆环 6.下电极板 7. 底板 8.上盖板 连续调节， 数值可以从电压表上9.喷雾口 10.油雾孔 11.上电极板压簧 读出，并用“平衡电压”换向开关12.上电极板电源插孔 13.油滴盒基座 换向，可以改变上、下极板的极性。

图25-3 油滴盒 换向开

关拨在“+”位置时，能达到平衡的油滴带正

电，反之带负电。换向开关拨在“0”位置时，上下极板不加电压，同时被短路。

3) 300V直流升降电压，可以连续调节，并可通过“升降电压”拨动开关叠加在平衡电压上。“升降电压”和“平衡电压”的两个拨动开关拨向同侧时，加在平行极板上的电压为两个电压之和;拨向异侧时，极板上的电压为两个电压之差。由于升降电压只起移动油滴上下位置的作用，不需测量，故电压表上无指示。

㈡ 测量大气压强的原理是什么

测量大气压力有多种方法：
第一种方法是测量海拔高,根据一个公式求得大气压,该方法的原理是大气压随海拔高升高而减少.
第二种方法是采用"二力平衡"的原理、用“等效替代”的思想测大气压力值.也就是让大气压把一定长度的液体柱（常用汞柱）托住,汞柱底部平面的压力和大气压力平衡,测量该汞柱的高度（用“毫米”等作为单位）,既可用xxx毫米汞柱表示大气压,也可以把汞柱重力对底部平面的压强求出,用该压强数值代替大气压强.
第三种方法是用大气压力让金属盒压缩,测量压缩距离（或者将其转换为指针偏转角）,利用改距离或者角度对应的刻度读取大气压.

㈢ 压强测量方法

固体
F/S
一般情况下F=G
液体
p=液体密度*排开液体体积*g
用压强计测量
大气压
760毫米汞柱高
托里拆里实验
气体压强一般为常数（好像
记不清了）

㈣ 物理平抛实验中径迹法,如何平衡大气压

这个实验貌似与“平衡大气压力”毫无关系，只是需要注意调整屏板的垂直，屏板一侧有一个铅锤，利用底板上的螺丝，根据铅锤偏离的方向调整（减低）反方向的螺丝（通常为逆时针转动）使铅锤指向标志中心，且此时四个支持螺丝都能落到桌面上即可。

㈤ 用压强计测液体的压强的研究方法是什么

转化法——把液体压强转化为压强计中的液体压强进行等量代换——也可说是等效替代法

仅供参考！

㈥ 可用于测量平衡系统中各物质浓度或压力的物理方法有哪些

摘要 物理方法就是利用物质的物理性质的变化测定达到平衡时各物质浓度的变化，如通过测定体系的折光率、电导、颜色、压强或容积的改变来测定物质的浓度

㈦ 如何测量压强方法是什么急求!

托里拆利实验

【目的和要求】

理解托里拆利实验的原理，了解实验的作法、操作过程和步骤。

【仪器和器材】

托里拆利实验器（J2116型），水银，1米以上的长玻璃管（或两根玻璃管中间用橡皮管连接），烧杯，红色水。

【实验方法】

1．一只手握住玻璃管中部，在管内灌满水银，排除空气，用另一只手的食指紧紧堵住玻璃管开口端（图1．33－1甲），把玻璃管小心地倒插在盛有水银的槽里（图1．33－1乙），待开口端全部浸入水银槽内时放开手指，将管子竖直固定（图1．33－1丙），读出水银柱的竖直高度。

2．逐渐倾斜玻璃管（图1．33－1丁），管内水银柱的竖直高度不变。

3．继续倾斜玻璃管（图1．33－1戊），当倾斜到一定程度，管内充满水银，说明管内确实没有空气。

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。

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（图1．33－2）。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。

【注意事项】

1．说明托里拆利真空的存在，是实验的关键，只有这一点成立，才能得出“水银柱的压强等于大气压强”。

2．水银有剧毒，对人体非常有害，要特别注意安全操作。玻璃管要选管壁较厚、内径较小的。操作时要避免碰撞和晃动，严防管子折断。切不可将水银散失在教室里。灌水银时最好用注射针筒或用细颈尖口的漏斗，下面用大塑料盒（搪瓷盆）垫上，以防水银溅落在地。右手食指如有伤口，绝对不能带伤口操作，可用胶皮手指套保护食指。如水银万一溅落在地，要设法收集，无法收集时，可撒硫磺粉使之硫化，然后收集埋掉，并打开窗户通风。

3．要减少实验误差，必须注意：①玻璃管、水银槽必须清洁、干燥，不能有灰尘、杂质和水分。②水银必须清洁，如混入尘埃杂质，或溶有其他金属生成汞齐而附在玻璃管内表面，会使读数不精确，影响效果。③灌水银时和灌后倒置水银槽中都不能混入空气。可用一根纱包线或漆包线一直通到玻璃管底部，灌水银时，不时地上下拉动纱包线，使气泡跟着排出。

4．托里拆利实验是定量测量大气压强值的重要实验，教师要认真准备，操作要规范，给学生作出表率。要教会学生读数和观察的方法：如米尺的起点线与槽内水银面凸面要处于同一水平线上；读数时，视线应与水银面、刻度线在同一水平线上等。

【参考资料】

大气压强还可以用下列实验粗略测定。如图1．33－3所示，取一注射器，在活塞柄上套上绳套，将活塞推至顶端，用手指（或橡皮帽）堵住注射孔，将槽码、钩码或重物逐渐增加挂在绳套下，挂到活塞刚被拉动，测出所挂物重G，活塞截面积S，用公式P=G／S算出大气压强的值。如30毫升内径约25厘米的注射器，截面积约49厘米2，实验时，能挂起稍少于4．9千克的重物。注意不要挂太重的物体，并注意用手在活塞下准备托接，以防拉下时碰碎活塞。

还可采用圆盘形塑料挂衣钩（商店有卖）两只，将圆盘相对挤压，排除空气，逐步在下面钩上加挂重物，同样可以粗略测出大气压强。

㈧ 用水银气压计测量大气压用了哪种物理方法

设水银管的横截面积为S
选取水银管0刻度线处的液面来作为参考液面，由于该液面静止，即说明受力平衡：
Pa*S＝P1*S+P2*S，（1）
其中Pa，为外界大气压，P1为水银柱对液面的压强，P2为空气泡在液面处的压强
由题目当外界大气压为768mmHg时，P1＝750mmHg
求得：P2=768-750=18mmHg
由于
根据克拉柏龙方程得到P*V＝常数
所以P2*S*H1=P2'*S*H2
其中H1=80mm，H2＝90mm
所以P2'=16mmHg
再根据方程（1）
求得外界大气压Pa'为
Pa'*S=P1'*S+P2'*S
P1'=740mmHg
P2'=16mmHg
所以Pa'＝756mmHg

㈨ 液体压强的压强测量

液体压强的测量仪器叫“U形管压强计”，利用液体压强公式p=ρhg，h为液体的深度，计算液面差产生的压强就等于液体内部压强。
公式：F1/S1=F2/S2
非直立柱体时液体对容器底部的压强,可用P=ρgh计算，不能用P=F/S计算；非直立柱体时液体对容器底部的压力，可用F=PS=ρghS计算。因为同学对这个问题疑问较多，对P=F/S和P=ρgh两个公式简单说明如下：由P=F/S是可以推导出液体压强公式 P=ρgh，但这是在液体容器为规则均匀的柱体容器的前提下推导出来的，所以公式P=F/S的使用条件仅适用于这种柱体容器（这一点与固体不同，固体间的压强总是可以用P=F/S来计算）。但 P=ρgh这个公式根据液体本身的特性（易流性，连通器原理、帕斯卡定律等）可以推广到任意形状的容器，只要是连通的密度均匀的液体都可以用。其实液体内部压强公式的推导完全可以不用公式P=F/S来推导，而是用更加普遍、更加一般的方法——质量力的势函数的积分来推导，只是这已超出中学的教学大纲了。由于液体的易流性和不可拉性，静止的液体内部没有拉应力和切应力，只能有压应力（即压强），在静止的液体内部任意取出微小一个六面体，这个六面体在六个面的支持力和本身的重力共同作用下处于平衡状态，设想这个六面体无限缩小时，其重力可以忽略不计，就得出作用在同一点上的各个方向的压强相等，即压强仅仅与位置坐标有关，而与方位无关。即 P=f(x,y,z)。再设想坐标x-O-y处在水平面上，z为竖直向下的坐标。液体的压强是由液体的质量力引起的，当液体对地球来说是静止时，就是由重力引起的，液体质量m=1的液体单位质量力在各坐标的分量为X=0、Y=0、Z=g，液体内部的压强与质量力的微分关系为dP=ρ(XdxYdy+Zdz)=ρ(0*dx+0*dy+gdz)=ρgdz (从本方程看出在同一水平面上没有压强差，水平面是等压面，即前后左右压强都相等，压强仅在重力方向上有变化）。从水面z=0到水深z=h积分上式得 P=ρgh。
影响液体压强的因素：深度，液体的密度（与容器的形状，液体的质量体积无关）