半杯水做覆杯实验

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杯水,实验
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半杯水做覆杯实验

作者：后宗新

来源：《物理教学探讨》2016年第11期

摘要：覆杯实验通是过硬纸片托住倒置的杯中水，来验证大气压的存在，它是中学物理教学中常见的演示实验之一。在做这个实验时，教师通常强调杯中要装满水，否则实验就会失败，而事实并非如此。本文将在动手操作、仔细观察的基础上，通过具体的推算来解释用半杯水做覆杯实验也能成功的道理。关键词：探究；半杯水；覆杯实验

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）11-0055-2

关于用半杯水做覆杯实验，有两种看法，有人认为不能成功；有人认为能成功，但对成功的解释是不同的。下面笔者针对上述情况进行分析： 1 认为半杯水做覆杯实验不能成功

如图1所示，当水杯倒置后，杯内水面上方的气压没有变化，与外界的大气压相等，水、硬纸片在其重力作用下掉落。

实验表明，半杯水做覆杯实验依然能够成功。通过仔细观察发现水杯倒置后，硬纸片发生了形变，所以，倒置前后杯内气压发生了变化，上述解释的前提是错误的。 2 半杯水做覆杯实验能成功

解释1：如图2所示，当水杯倒置后，硬纸片会在水的压力作用下向杯外突出，导致杯内的空气体积增大，根据玻―马定律，杯内的气体压强会减小，小于外界的大气压强，因此实验能成功。

这种解释看似合情合理，但通过实验的仔细观察，发现水杯倒置后硬纸片不是向杯外凸出，而是相反，向杯内凸出。这种解释违背了实验事实，当然是不正确的。

解释2：在做覆杯实验时仔细观察，我们可以观察到硬纸片向杯内凸出，同时硬纸片离开杯口有一个微小的距离，如图3所示。下面我们来进行推算：

为了简化，设杯子为圆柱形，高度为H，杯内水深h，杯子内截面积为S。