浅述托里拆利实验装置改进方法

王志义

（济宁市中区喻屯镇第二中学，山东 济宁 272065）

托里拆利实验是最早精确测定大气压值的实验。把它用于课堂教学实践中中，无论是实验效果、设计思想，还是教育意义都很好。但实际课堂教学中，课本上的实验装置还存在很多问题。如果课堂上使用教材上的实验装置，水银灌注时难免洒落在教室内造成环境污染，挥发的水银气体毒性较大，对学生健康有影响；一人不易操作，没经训练的学生又很难协助完成；有些改进的实验装置虽不用灌注水银，但结构复杂，影响物理概念的理解，或成本高，操作时仍有难度，携带不方便等。所以托里拆利实验在课堂教学时使用率并不高，影响课堂教学效果，这不能不令人遗憾。

为了在课堂上更好的利用这一实验，使学生直接观察或测得大气压值，我在课堂教学中设计并制作了两种托里拆利实验装置，对教材实验装置稍作修改，但仍保持原实验的直观性。在几年来的教学实践中，取得了较好的教学效果，现介绍给大家。

装置改进一

1、材料

医用盐水瓶（100ml带密封橡胶软塞，不能去掉盖周围金属封）；医用大号注射器一只（带针头）；一段封闭的厚玻璃管长约1m；带刻度尺的竖杆与底座竖直固定连接，并附有活动标尺

2、组装方法（如上图）

1)在通风处用注射器吸水银通。过盐水瓶软塞注入瓶内，水银量达到瓶容积的2/3处。2)如图甲，一段封闭的长玻璃管开口端通过软塞插入医用瓶内，管口处于盐水瓶中间位置。3)如图乙，盛有水银的医用瓶倒置，轻敲玻璃管使管中慢慢充满水银，小心把气泡排空。4)如图丙，将乙图装置再正过来，注意管口始终浸没在液面下，正放后水银柱下降到一定高度，注射器针头通过软塞插入瓶内，注射器活塞推到底使水银柱能上升到充满整个玻璃管（多次实验证明用大号注射器是能够做到图丙所示的现象的。只要瓶子密封性要好。）5)演示时拔出活塞后会出现图丁所示的现象。

3、注意事项

1）挪动瓶子时要一只手拿瓶子，一只手轻捏住玻璃管中部。2）瓶口软塞密封性要好。排气泡时用力一定要轻。3）不用时用皮套把玻璃管上端和竖杆连在一起，以防玻璃管过度倾斜折断。实验完毕后及时把活塞推入注射器。

4、装置优点

1）本装置和书本上的实验装置近似，使用时玻璃管不用倒置，相对原装置不易洒水银，玻璃管相对安全。2)实验时只有针头小孔和外界空气接触，水银的毒性对人的影响可以忽略。3)装置使用时拔下活塞，不用时安上活塞，水银暴露的时间可以缩短。4)装置正放时活塞推到注射器底部水银充满玻璃管，缓慢拔出活塞时水银柱缓慢下降，最后液柱高度不变，能够很简单的让学生体会到水银柱上方是真空，这一步操作简变、安全，不用触摸玻璃管。5)玻璃管能够小角度倾斜，能够完成玻璃管倾斜实验。6)装置一次连接好以后可在实验室多次使用，避免反复装水银，安全，节省时间。

5、缺点

1）装置要在上课前要耐心连接，安玻璃管用力不能过大。2）玻璃管灌水银时要动脑筋，既要灌满还不能有气泡，排气泡有一定困难。（可先用注射器使玻璃管灌满水银，再插入倒置的装有水银的瓶内）

3）搬运时不够方便，适合在实验室中使用。

装置改进二

1、材料

医用盐水瓶（100ml带密封橡胶软塞，盖周围带金属封）；医用大号注射器一只（带针头）；一段细玻璃管长约10cm比瓶稍高；带刻度尺的竖杆与底座竖直固定连接，并附有活动标尺、其上有固定横梁；长约100cm的白色半透明乳胶管（或透明塑橡胶管）；弹簧夹两个

2、组装方法

a、上课前在通风处用注射器吸水银通过盐水瓶软塞注入瓶内，直到水银达到瓶容积的2/3处。b、如图一，去活塞后的注射器和玻璃管分别通过软塞插入医用瓶，玻璃管上端连接乳胶管。c、如图二，活塞缓慢压入注射器筒，水银随着瓶内气压增大慢慢进入乳胶管，乳胶管末端向上抬起，当水银液距橡胶管末端5cm左右时，停止推注射器，管末端和距离末端10cm处夹上弹簧夹。两夹之间要保留有少量水银起封闭作用。d、如图三，使用时把水银瓶放在图示支架台上，软管末端吊在支架上端固定横梁上，拔掉活塞水银会下降到一定高度，通过刻度尺可以读出水银柱的高度差。f、不用时插上活塞，封闭瓶内空间。

3、装置优点

a、往管内加水银很简单，回收水银安全迅速。b、水银和外界连通面积较小，连通时间短。c、操作、携带方便。

4、装置缺点

a、弹簧夹夹不紧会造成气密性不好。b、乳胶管透明性比玻璃管差，没有玻璃管明显。c、所需水银量相对要多一些。

使用情况

第一种改进实验装置在实验室中使用效果较好，课前装好后，课上只需插拔活塞，实验就能轻松完成，大大缩短演示时间。学生对该装置普遍认可，对启发学生创造性思维有一定的示范作用。特别是水银柱上方是否是真空的问题，可以慢慢插拔活塞，让学生认真观察，通过讨论、分析得出结论，操作简单易行。但是灌装水银有一定的困难，需要老师的耐心、细心。组装一次可以多次使用，适合班级较多时在实验室使用。

第二种装置适合在教室内使用，拆装、携带简单、方便、安全。操作技术难度小。课前连接好，课上演示更好操作。所以实际教学中教师自己可组装此装置，增加课堂教学的新颖性，学生易于掌握使用水银测量大气压的方法。能够轻松完成教学任务。

作为一线教师在教学工作中，要跟具实际情况灵活制作简单的教具。随着新课程标准的全面贯彻实施，传统的实验教具有的跟不上教材变化的需要，很多仪器已不适合在教材中使用，急需补充新的教学仪器和实验用具，这是教学改革的需要，是教育发展和学生能力培养的需要，但是与新教材配套的教具的开发、研制、定型、生产需要漫长的过程，导致仪器与课本不配套，而自制教具填补了这一缺陷。正规仪器在设计制造时，因考虑成本和工艺等问题，制造得很小很紧凑很复杂，这些非教育因素会影响观察效果，而改进后自制教具反而比原有教具简单、易操作。利用身边的物体自制教具的过程，实际上是教师与学生很好的学习与动手动脑的训练，是培养创新思维的有效途径。因此积极鼓励与支持教师与学生参加自制教具的活动，对增强学生的综合实践能力具有十分重大的意义。

[1]沪科版八年级物理教材.