摘 要：正确的托里拆利实验中有两个压强：管外的大气压强和管内的液体压强，我们可以只关注管外大气向下对水银面的压强和管内水银柱向下对水银面的压强，这两个压强相等则得出标准大气压的值。但若管内有气泡，得考虑三个压强：管内气体向下的压强、管内水银柱向下的压强和管外空气向下对水银面的压强，且前两个压强之和等于大气压强。在这两种情况下此实验衍生出多类型的中考题型。

托里拆利实验是人教版物理教材八年级下册《大气压强》一节中一个重要的实验，在新课标实施前，此实验都要求教师在课堂上演示，新课标实施后，可能考虑到水银对师生健康的影响，教材只要求学生在课堂上看此实验的录像。《大气压强》一节的教学重点包括“大气压强的存在”“大气压强的大小”两个部分，教学难点是“大气压强的测量”，可见此实验对本节教学有着至关重要的意义。

新课标对本实验的学习要求是“能简单描述托里拆利实验，能说出标准大气压强的数量级”，看似要求不是很高，但学生理解本实验必须要用到液体压强知识，而新课标对液体压强对应的要求是“认识液体压强与液体密度与深度的关系”“能熟练写出液体压强公式，并能进行简单的计算”。托里拆利实验其实是前两节知识的综合运用，本实验衍生的各类题型都要求学生在明确实验目的，理解实验原理的基础上，初步具备解决物理问题的方法和能力才能完成。同时，学生在理解实验的基础上学会了相应理论知识，对学生走入社会后利用所学的物理知识解决生活中的问题具有极大的实践意义。

托里拆利实验其实是一种间接测量法，把一根一米长的玻璃管灌满水银，用手堵住管口后倒立在水银槽里松开手，发现管内水银下降一段距离后，与水银槽的水银面高度差保持在760mm左右。教材中介绍到“实验中玻璃管内水银面上方是真空，管外水银面的上方是空气，因此，是大气压支持管内这段水银柱不会下落，大气压的数值就等于这段水银柱产生的压强”，教材用液体压强公式计算了标准大气压的值。教学中应该特别强调是管外大气压强托起了这段水银柱。

我们仔细分析会发现，正确实验中有两个压强：管外的大气压强和管内的液体压强，我们可以只关注管外大气向下对水银面的压强和管内水银柱向下对水银面的压强，这两个压强相等则得出标准大气压的值。但若管内有气泡，得考虑三个压强：管内气体向下的压强、管内水银柱向下的压强和管外空气向下对水银面的压强，而且前两个压强之和等于大气压强。在理解实验原理的情况下，我们将历年来各地中考有关托里拆利实验的题型分成四类七种。

第一类是管外气压变化。

例1：把托里拆利实验搬到高山上去做，管内外水银面高度差将 （填高于、低于或等于）760mm。

解析：在大气层内海拔越高、气压越低，管外的气压变小，则这个气压将托不起760mm的水银柱，于是管内外水银柱高度差将小于760mm。此题填“低于”。

第二类是管内液体压强变化。

例2：小明同学在海平面用水来做托里拆利实验，则管内外水银面高度差将 （填高于、低于或等于）760mm。

例3：一个标准大气压能支持 米高的水柱？

解析：例2说到海平面即告诉我们大气压为标准大气压，正常情况下它能支持760mm高的水银柱。但两题说的是用水做实验，由于水的密度比水银小得多，则在外界大气压不变的情况下，大气压能托起更高的水柱。这类题目要引导学生用公式P=ρgh分析，P保持不变而且等于1×105帕，于是很容易推导出h=1×105帕/ρ水g。算出的结果为10.3米左右。这对学生走入社会后安排抽水机时，计算水面至真空设备处的距离具有极大的指导意义。

第三类是管内气压变化。

例4：在准备托里拆利实验前，若试管中水银没灌满，标准大气压下管内外水银面高度差将 （填高于、低于或等于）760mm。

解析：管内空气存在压强且向各个方向，但我们只考虑向下的压强，这个压强跟管内水银一起向下压水银槽的水银面，与管外水银面平衡且相等。管外大气压将被管内大气压强抵消一些，于是就托不起760mm高的水银柱，此题填“低于”。对这个题目的理解分析也会帮助学生找托里拆利实验的误差。

例5：甲同学顺利做好托里拆利实验，当管内外水银面高度差等于760mm时，乙同学将试管顶部敲了一个小洞，此时管内的水银面将（ ）。

A.上升几厘米

B.保持静止

C.下降几厘米

D.下降后和水银槽中水银面保持相平。

解析：不少学生在肤浅理解“是管外大气压托起了这段水银柱不下落”这句话的基础上，认为此题会填A，并认为会形成喷泉。但仔细研究后会想到，试管顶端开口就构成了一个连通器，管内外气压平衡使管内水银下降。所以选D。

第四类是管内外三个压强都没有变化。

例6：把可乐瓶中灌满水并倒立插入水中，再慢慢把瓶子往上提，当瓶口未露出水面前，瓶内（ ）。

A.有水但不满

B.灌满水

C.没有水

D.是真空

解析：这类题目适合学生实际操作后反思原因，其实跟例3解析中“标准大气压能支持10米高的水柱”原理是一样的。此题选B。

例7：小李同学顺利完成托里拆利实验，测得管内外水银面高度差为755mm，之后他把试管倾斜，则管内外水银面高度差将 （填高于、低于或等于）755mm。

解析：在液体压强一节，学生已经知道液体压强仅仅与液体深度与密度有关，容器的粗细、容器的倾斜，在液体密度与深度不变的情况下都不会影响液体压强的大小。所以本题中大气压强不变，则平衡的液体压强不变，755mm的水银柱高度不会变，在计算高度时测量的是竖直高度非倾斜长度，所以此题填“等于”。

参考文献

[1]初中物理课程标准（2011版）.