題目列表(包括答案和解析)
托里拆利 |
托里拆利(Evangelista Torricelli,1608~1647)意大利物理學家、數(shù)學家。1608年10月15日出生于貴族家庭,幼年時表現(xiàn)出數(shù)學才能,20歲時到羅馬在伽利略早年的學生B.卡斯提利指導下學習數(shù)學,畢業(yè)后成為他的秘書。1641年寫了第一篇論文《論自由墜落物體的運動》,發(fā)展了伽利略關于運動的想法。經(jīng)卡斯提利推薦做了伽利略的助手,伽利略去世后接替伽利略作了宮廷數(shù)學家,1647年10月25日(39歲)過早去世。 當時羅馬、佛羅倫薩的學者們熱烈討論著自然的本性是否“厭惡真空”和如何解釋礦井中的水泵只能把水提到18肘(10.5米)高的問題。伽利略雖做過稱量空氣的實驗,證明空氣有重量,但仍認為可能有一種“真空阻力”。意大利學者G.B.巴利安尼1630年寫信給伽利略,提出可能存在大氣壓力的假設。1644年,托里拆利和伽利略的另一位學生維維安尼在一起進行實驗研究,他們用汞代替水進行實驗,認為比水重14倍的汞大約只能升起水柱的1/14。將玻璃管裝滿汞后倒置于盛汞容器中,玻璃管上端就獲得“托里拆利真空”。與此管對比的還有另一個上面帶圓玻璃泡的玻璃管,托里拆利原來猜想容積大的真空應有較大的“真空阻力”,但兩管的水銀柱卻等高。在1644年他給羅馬M.里奇的信中說:“我們是生活在大氣組成的海底之下的。實驗證明它的確有重量……”“我們看到:一個真空的空間形成了……它是外在的并且是來自外界的”“它們的設計不僅要造出真空,而且要造出可以指明氣壓變化的儀器!边@一實驗之所以能率先在意大利做成功,還因為羅馬和佛羅倫薩在當時的吹制玻璃器皿的技術最先進。這個實驗傳到西歐后隨即引起了帕斯卡、蓋利克等人對大氣壓的研究熱潮。 托里拆利在流體力學方面的貢獻是提出了關于液體從小孔射流的定理:在充水容器中,水面下小孔流出的水,其速度和小孔到液面的高度平方根以及重力加速度的2倍(2g)的平方根成正比(托里拆利定理)。他還解釋過風的成因起源于空氣的密度與溫度差。 在靜力學方面,托里拆利發(fā)現(xiàn):一個物體系統(tǒng),當其重心處在最低位置時,發(fā)生小位移時重心下降,系統(tǒng)才是穩(wěn)定的。此外,他在磨制精良透鏡和將伽利略氣體溫度計改為液體溫度計方面也獲得成功。 托里拆利特別強調(diào)處理力學問題時數(shù)學與實驗的重要性。 選自:《物理教師手冊》 |
閱讀材料
大氣壓發(fā)現(xiàn)的歷史17世紀以前的哲學家都認為自然界不存在真空,即所謂“自然界厭惡真空”.對于抽水機能把水抽上來,認為是活塞上升后,水要立即填滿活塞原來占據(jù)的空間,以阻止真空的形成.
在17世紀中葉,著名意大利物理學家伽利略聽到一個奇特的事實:一臺抽水機至多能把水抽到10 m高,無論怎樣改進抽水機,也不能把水抽得更高了.他想自然界害怕真空是有限度的,這個限度可以用水柱的高度量出來.不久他就去世了.對這個問題的研究由他的學生托里拆利繼續(xù)進行.
托里拆利預料,因為水銀的密度大約是水的14倍,如果用水銀代替水,水銀升起的高度應該是水升起高度的1/14.托里拆利設計了用水銀柱檢驗這個預想的方案.1643年他的學生做了這個試驗,結(jié)果證明了他的預想是正確的.在托里拆利試驗中,玻璃管內(nèi)水銀面的上方就是真空.可見自然界是可以存在真空的.管內(nèi)的水銀柱是被大氣壓支持著的.托里拆利試驗不但揭示了大氣壓的存在,而且測出了大氣壓的值.
托里拆利試驗的消息傳到法國,引起了科學家們的廣泛興趣.帕斯卡推論說:“如果水銀柱是被大氣壓支持著的,那么在海拔較高的地方,水銀柱應該較短”.1648年他的朋友沿多姆山山坡從山腳到山頂設立了若干觀察站,每個站上裝一個托里拆利氣壓計,結(jié)果發(fā)現(xiàn)水銀柱的高度隨高度的增加而減小,證明了帕斯卡推論的正確.
同一時期,德國的科學家格里克也進行了大氣壓強的試驗研究,他做了一個水氣壓計,水能升高到他住房的第三層,格里克認為水的上升是大氣壓的作用.通過長期的觀察,他還發(fā)現(xiàn)水柱高度的變化與天氣有關,1660年他根據(jù)一次氣壓的突然下降,預報了一場大的風暴.
根據(jù)文中的描述回答問題:
(1)一臺抽水機至多能把水抽到10 m高,這10 m高的水柱是由什么支持著?
(2)如果用水銀代替水,水銀升起的高度應該是水升起高度的1/14.托里拆利得出這一結(jié)論的根據(jù)是什么?
(3)從文中可以發(fā)現(xiàn)有哪些因素影響大氣壓的值?
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大氣壓發(fā)現(xiàn)的歷史17世紀以前的哲學家都認為自然界不存在真空,即所謂“自然界厭惡真空”.對于抽水機能把水抽上來,認為是活塞上升后,水要立即填滿活塞原來占據(jù)的空間,以阻止真空的形成.
在17世紀中葉,著名意大利物理學家伽利略聽到一個奇特的事實:一臺抽水機至多能把水抽到10m高,無論怎樣改進抽水機,也不能把水抽得更高了.他想自然界害怕真空是有限度的,這個限度可以用水柱的高度量出來.不久他就去世了.對這個問題的研究由他的學生托里拆利繼續(xù)進行.
托里拆利預料,因為水銀的密度大約是水的14倍,如果用水銀代替水,水銀升起的高度應該是水升起高度的1/14.托里拆利設計了用水銀柱檢驗這個預想的方案.1643年他的學生做了這個試驗,結(jié)果證明了他的預想是正確的.在托里拆利試驗中,玻璃管內(nèi)水銀面的上方就是真空,可見自然界是可以存在真空的.管內(nèi)的水銀柱是被大氣壓支持著的.托里拆利試驗不但揭示了大氣壓的存在,而且測出了大氣壓的值.
托里拆利試驗的消息傳到法國,引起了科學家們的廣泛興趣.帕斯卡推論說,如果水銀柱是被大氣壓支持著的,那么在海拔較高的地方,水銀柱應該較短.1648年他的朋友沿多姆山山坡從山腳到山頂設立了若干觀察站,每個站上裝一個托里拆利氣壓計,結(jié)果發(fā)現(xiàn)水銀柱的高度隨高度的增加而減小,證明了帕斯卡推論的正確.
同一時期,德國的科學家格里克也進行了大氣壓強的試驗研究,他做了一個水氣壓計,水能升高到他住房的第三層,格里克認為水的上升是大氣壓的作用.通過長期的觀察,他還發(fā)現(xiàn)水柱高度的變化與天氣有關,1660年他根據(jù)一次氣壓的突然下降,預報了一場大的風暴.
根據(jù)文中的描述回答問題:
(1)一臺抽水機至多能把水抽到10 m高,這10 m高的水柱是由什么支持著?
(2)如果用水銀代替水,水銀升起的高度應該是水升起高度的1/14.托里拆利得出這一結(jié)論的根據(jù)是什么?
(3)從文中可以發(fā)現(xiàn)有哪些因素影響大氣壓的值?
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