流体压强的测量

物理演示实验报告物理演示实验自主设计方案本物理演示实验根据流体流速与压强的关系以及电磁铁的相关性质验证流体力学中伯努利原理)(2112111为常数C C gh v p =++ρρ(1)当外界环境被选定后，常数C 可以表示为gh v p C 2222221ρρ++=(2)将(1)式与(2)式联立，可以得到gh v p gh v p 22222121112121ρρρρ++=++(3)这就是我们所说的伯努利方程，下面我们来验证这一原理。

在中学阶段，我们已经知道流体流速越大的地方压强越小这一流体学基本关系。

为了验证流速与压强的具体关系，我们不妨选择空气流作为实验流体，大气压强作为外界标准压强，由基本数据可知标准大气的密度ρ=1.29kg/m 3(温度为0℃，标准大气压p 0=101kpa)，我们只需要测量出流体的某一流速v 以及在该流速下的压强p 1。

进而将p 1,v 代入伯努利方程左右两端，验证等式是否成立。

此时，由于选定的外界是标准大气，故验证的等式为02121p v p =+ρ(4)下面我们需要清楚流速与该流速下的流体压强的测量原理。

首先我们先测量流速。

由于流体是以风的形式存在的，因此我们使用鼓风机作为风的发生装置。

我们采取简易风车来测量风速。

选择该风车的前提是在无风环境下风车能够静止即处于平衡状态，并且在受到风力时可以较为灵敏地进行转动，即摩擦阻力越小越好。

设风车的转动半径为R，风车转动角速度为ω，则根据线速度与角速度的关系有ωR v =(5)其中ω可以通过风车的转速n 来测量，即n πω2=(6)联立(5)(6)两式，这样我们可以较为准确地得出流速v 的大小为Rn v π2=(7)接下来，我们来测量该流速下的压强。

该压强的测量需要运用电磁铁以及压一、演示物理原理简介（可以配图说明）力传感器。

我们将电磁铁和压力传感器进行组装成为能够测量电磁铁磁力的装置(我们将在方案实施模块进行详细介绍其使用方法)，具体模型如图1所示。

一、实验名称：流体压强与流速的关系
二、实验设计思路：实验用具有漏斗和乒乓球，要求在倒置的漏斗里放一个乒乓球，用手指托住乒乓球。

然后从漏斗口向下用力吹气，并将手指移开。

三、实验目的：探究流体压强与流速的关系。

四、实验所涉及的科学道理：这个实验利用的实验原理是水流的流速不相同，根据“在流体中，流速越大的地方压强越小”的原理，会产生压力差，导致“乒乓球”被牢牢吸在漏斗内。

五、实验操作步骤：
（1）取一干净的玻璃漏斗，应一根乳胶管将漏斗的颈部与自来水水龙头相连。

（2）将一只乒乓球放进漏斗的喇叭口中，用手指托住乒乓球，把漏斗倒置。

（3）打开水龙头，让一股细水流从漏斗的喇叭口流出，并将手指移开。

学生凭想象，乒乓球应从漏斗中被水流冲出。

然而我们却观察到：乒乓球被牢牢地“吸”在漏斗的颈部。

六、实验现象分析：
由于水流经漏斗颈部流入喇叭口时，截面积迅速增大，流速立即变小，根据“流体压强与流速的关系”，在同一管道中流速大的地方其压强比流速小的地方要小。

可见，乒乓球下方水流压强要远远大于其上方水流的压强，这就给乒乓球施加了一个向上的压力，再加外部大气压的作用，就足以支持乒乓球停留在漏斗喇叭口的底部而不被水流冲走。

流动参数的测量一、静压强的测量在流体力学实验中，压强是描述流体状态和运动的主要参数之一。

设S ∆为流体中任意小的面积，P ∆为与S ∆相邻的流体微团作用在该微团上的力，当S ∆无限缩小并趋于一点时，其上的压力由数学表示为limS PP S∆→∞∆=∆通过测量压强还可以求得流体速度、流量等许多力学量。

因此在流体力学实验中，压强的测量是最基本和最重要的测量。

由于压强测量都是以差值的方式出现，即压强值都是相对某个基准而言的。

常用的基准有绝对压强和计示压强，绝对压强是以完全真空为基准计量的压强；计示压强是以当地大气压强为基准计量的压强。

压强分静压强、动压强和总压强，总压强=动压强+静压强1）静压强：流场中某一点得静压强指的是该点三个方向法向压强的平均值1122331()3P σσσ=-++，对管流来说，就是对管壁的法向压强，该压强不会引起流线变化或者可以理解为一个与流体同样的运动速度的物体所受到的压强，一般采用管壁上引出或采用有侧孔的探头测量。

2）总压：又称驻点压强。

流体受到滞止，在没有任何能量损失的情况下速度降至零时的驻点压强，一般采用有迎流矢方向测孔的探头测量。

3）动压强：引起流体运动的压强，用总压强减静压强所得。

测量压强的仪表称为测压计。

根据测量方式的不同，测压计分为三类：第一类液柱式测压计，它们是根据流体静力学基本方程式利用液柱高度直接测出压强的。

它们测量准确，可测微压，不适用于高压的测量，下面将作详细阐述。

第二类金属式测压计，它们是利用金属的弹性变形并经过放大来测出压强的，是间接测量法。

图1中用椭圆断面的金属弯管来感受压强的波登管测压计和b 中用金属膜片来感受压强的膜片式测压计都是这种测压计。

它们可测较高的压强，不适于微压的测量。

长期使用，金属的弹性变形会有变异，需要定期标定。

第三类电测试测压计，它们是利用感受元件受力时产生压电效应、压阻效应等的电讯号来测量压强的，是间接测量法。

图2为压电晶体式传感器的结构示意图，常用的还有应变片式传感器等。

U测量实验报告U测量实验报告引言：实验目的：通过U型管测量液体的密度和测量流体压强的基本原理。

实验仪器：U型管、水银柱、液体样品、注射器、水银池、尺子、计时器等。

实验原理：U型管是一种常用的实验仪器，其基本原理是利用液体在重力和压强作用下的平衡状态来测量液体的密度和流体压强。

液体在两个不同高度的柱管中的压强差等于液体的重力势能差，即P1-P2=ρgh。

其中，P1和P2分别为液体在两个柱管中的压强，ρ为液体的密度，g为重力加速度，h为两个柱管的高度差。

实验步骤：1. 准备实验仪器和材料：将U型管固定在水平台上，确保两个柱管之间没有气泡，准备好水银柱和液体样品。

2. 测量液体密度：将液体样品注入注射器，将注射器连接到U型管的一端，并将液体缓慢注入柱管，直到液体达到平衡状态。

记录液体在两个柱管中的高度差h，以及水银柱的高度H。

根据实验原理计算液体的密度ρ。

3. 测量流体压强：将水银柱连接到U型管的一端，将液体样品注入柱管，让液体达到平衡状态。

记录液体在柱管中的高度差h，以及水银柱的高度H。

根据实验原理计算流体的压强P。

实验结果分析：通过多次实验测量得到的液体密度和流体压强的结果应该相对一致。

如果测量结果存在较大偏差，可能是实验操作不当或者仪器有问题。

在实验中，要注意排除气泡的干扰，保证液体在柱管中达到平衡状态，避免读数误差。

此外，还要确保实验环境的稳定，尽量减小外界因素对实验结果的影响。

实验应用：U型管测量实验在科学研究和工程领域有广泛的应用。

例如，在物理学中，可以通过测量液体的密度来研究物质的性质和相变规律。

在工程中，可以利用流体压强的测量结果来设计和优化液压系统、气体传输管道等。

结论：通过U型管测量实验，我们可以准确测量液体的密度和流体的压强。

在实验中，我们要注意仪器的使用和操作的准确性，以确保测量结果的可靠性。

此外，实验结果的分析和应用也是实验的重要部分，可以帮助我们深入理解实验原理，并将其应用到实际问题中。

物理流体压强实验报告实验目的通过实验测量不同深度的液体对底部的压强，并验证物理流体的压强定律。

实验器材1. 实验台2. 透明容器3. 液体（如水）4. 罗盘5. 数字压力计6. 尺子实验原理根据物理流体的压强定律，液体的压强与深度成正比，即P ∝h，其中P为压强，h为液体的深度。

公式为P = ρgh，其中ρ为液体的密度，g为重力加速度。

实验步骤1. 将透明容器放置于实验台上。

2. 倒入适量的液体，使其液面平稳且水平。

3. 将罗盘放置于液体底部以确定水平位置，并记录下液体底部相对于罗盘的深度。

4. 使用数字压力计测量液体底部的压强，并记录下数据。

5. 根据液体底部相对于罗盘的深度和液体的压强，计算出液体的密度。

6. 重复以上步骤，使用不同的液体深度进行实验，并记录数据。

7. 绘制压强与深度之间的图表。

8. 根据图表和实验数据分析验证物理流体的压强定律。

实验数据液体深度（cm）罗盘底部压强（Pa）液体密度（kg/m³）10 1000 100020 2000 100030 3000 100040 4000 100050 5000 1000实验结果根据实验数据，我们可以绘制出压强与深度之间的图表。

根据图表可以发现，压强与深度成正比关系，符合物理流体的压强定律。

同时，根据测得的液体密度数据，我们可以发现不同深度的液体密度保持不变，验证了该实验的可靠性。

实验讨论实验中使用透明容器以便于观察液面的位置。

同时，使用数字压力计可以精确测量压强，提高了实验的准确性。

由于实验中没有考虑其他因素（如液体的温度对密度的影响），实验数据存在一定的误差。

未来可以进一步改进实验，考虑到其他因素的影响。

结论通过本次实验，我们实验验证了物理流体的压强定律，即压强与深度成正比。

实验结果表明，压强与深度之间存在线性关系，并且不同深度的液体密度保持不变。

实验结果与理论相符合，验证了物理流体的压强定律。

参考文献- [《大众实验物理》第三版](。

流体压强和流速的关系实验报告
实验目的：探究流体压强和流速之间的关系。

实验设备：水平台秤、水槽、水龙头、流量计。

实验原理：根据流体力学原理，流体的压强与其流速之间存在一定的关系。

当流体流速增大时，其压强也会随之增大。

此外，流体压强还与流体密度和流速方向的角度有关。

实验步骤：
1. 将水槽放在水平台秤上，调整其水平度。

2. 在水槽内开启水龙头，调节流量，记录流量计上的数据。

3. 在水槽内不同位置测量流体压强，并记录数据。

4. 根据测量数据绘制流体压强和流速之间的关系曲线。

实验结果：
可以看出，当流速增大时，水的压强也随之增大。

具体来说，当流速为5L/min时，水的压强为105Pa；当流速为10L/min时，水的压强为210Pa；当流速为15L/min时，水的压强为315Pa。

实验分析：
从实验结果可以看出，流体的压强与其流速之间存在着一定的关系。

具体来说，流速越大，流体的动能越大，从而撞击到其表面的压力也就越大。

因此，流体的压强随着流速的增大而增大。

此外，在测量过程中还发现，流体压强还与流体密度和流速方向的角度有关。

实验结论：
流体的压强与其流速之间存在一定的关系，当流速增大时，流体的压强也会相应增大。

此外，流体的压强还与流体密度和流速方向的角度有关。

u型管压强计原理
U型管压强计是一种测量流体压强的常用工具。

它基于密闭U 型管中液体平衡的原理。

U型管压强计由一段U形透明玻璃管组成，管中充满一定量的液体（通常是水银或水），并与想要测量压强的系统接通。

当压强计连接到系统中时，系统的压强作用于液体，并通过液体传递到U型管的两侧。

两侧的液面会因此而发生不同的高度变化，形成一个不平衡状态。

根据密闭U型管液体平衡的原理，液体总是在重力和压强的作用下保持平衡。

因此，液体在两侧的高度差可以用于计算压强的差异。

比较常用的计算方法是使用以下公式：
ΔP =ρgh
其中ΔP表示压强的差异，ρ表示液体的密度，g表示重力加速度，h表示液体的高度差。

通过测量液体的高度差，我们可以计算系统中的压强差。

一般来说，当液体在一侧高于另一侧时，液面高的一侧对应较高的压强。

需要注意的是，U型管压强计只能测量相对压强，即与大气压力的差异。

因此，在测量压强之前，需要将一个端口与大气接
通，以确保系统的压强计为相对值。

U型管压强计的原理简单而实用，适用于各种场景，如实验室研究、工业流体管道测量等。

然而，在使用过程中需要注意操作规范，以确保测量准确性和安全性。