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* 小试管逆流而上实验——别样虹吸 新概念基础物理 河北 保定 河北大学 （2012 修订） 王 绍 符 别样虹吸 如图所示： 在一个较大的容器的底面上打一个圆孔. 取一根粗细长短适当、两端开口的玻璃管，插入打好孔的橡皮塞的孔中.然后像图示的那样，用此橡皮塞将玻璃管固定在容器底面上的那个圆孔中. 另取一只长短粗细合适的大试管，口朝下套在玻璃管外，并设法像图示的那样将大试管固定，但管口与容器底面要留有缝隙. 别样虹吸 往容器中灌水，在玻璃管与大试管的夹层中也会有水进入，且水面会与容器中的保持相平. 当水淹没玻璃管顶端之前，不会有水从玻璃管下端的管口流出. 一旦水没过玻璃管顶端，充满大试管，水便会从玻璃管下端的管口流出，而且一直到容器内的水全部流完为止. 别样虹吸 往容器中灌水，在玻璃管与大试管的夹层中也会有水进入，且水面会与容器中的保持相平. 当水淹没玻璃管顶端之前，不会有水从玻璃管下端的管口流出. 一旦水没过玻璃管顶端，充满大试管，水便会从玻璃管下端的管口流出，而且一直到容器内的水全部流完为止. 这个实验中的玻璃管外套以大试管，就构成了“在顶部将两个容器连接了起来”的虹吸管，只不过不是常规的两个容器左右并列，而是“别样”的内外套装. 别样虹吸 小试管逆流而上 选大小两个试管，小试管要能够插入大试管，且间隙要合适，既不能太紧，也不能太旷. 选大小两个试管，小试管要能够插入大试管，且间隙要合适，既不能太紧，也不能过大太旷. 在大试管中装满水，再将小试管插入其中，让水自然溢出.然后同时握住两个试管，将其快速翻转，再放开小试管. 选大小两个试管，小试管要能够插入大试管，且间隙要合适，既不能太紧以致小试管在其中活动不便，也不能过大太旷. 在大试管中装满水，再将小试管插入其中，让水自然溢出.然后同时握住两个试管，将其快速翻转，再放开小试管. 这时我们会看到，水沿着两个试管的夹层顺流而下，而小试管则逆流而上，直达大试管管顶. 这就是有名的“逆流而上的小试管实验”. 这是可以说也是虹吸现象. 图a所示小试管在大试管中，上升的路径，可视为构成套装虹吸管的内管. 与之等效的左右并列形式如图b所示. 此处的小试管如同一个活塞插在左臂管口之中. 等效为并列形式，但不会改变小试管的受力情况.小试管在水平方向受力平衡自不待言，在竖直方向受三个力： 一是重力G,方向向下； 二是大气压力F1=p0S（S表示小试管的横截面积,下同）,方向向上； 三是水的压力F2，根据压强差公式，在静态的情况下，F2 =（p0－ρgh）S. 根据牛顿定律，在平衡的条件下应有 式左端向上的大气压力与向下的水的压力之差，可视为克服小试管的重力使其上升的动力，化简后可得 可以看出上式中的hS就是小试管插入大试管时没入水中的体积（也就是小试管排开的水的体积）. *
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