大气压强——抽水机制作　　

三江中学:周彦妍   指导教师: 傅礼　　

一、灵感来源：　　

1654年5月8日，德国马德堡市市长、抽气机的发明者奥托·格里克做了一个令人惊奇的实验。他将两个直径为30cm的铜质空心半球紧扣在一起，用抽气机抽出球内空气，然后用16匹马分别向相反方向拉两个半球，结果16匹马费了很大的劲才拉开铜质空心半球，两个半球被拉开时爆发出像“放炮”一样的响声。马德堡半球实验有力地证明了大气压强的存在，这让人们对大气压有了深刻的认识。　　

地球周围包着一层厚厚的空气，它主要是由氮气、氧气、二氧化碳、水蒸气和氦、氖、氩等气体混合组成的，通常把这层空气的整体称之为大气层。它上疏下密地分布在地球的周围，总厚度达1000千米，所有浸在大气里的物体都要受到大气作用于它的压强，就像浸在水中的物体都要受到水的压强一样。1644年，托里拆利及其同伴通过实验第一次测出了大气压强的大小。大气压强可真不小，所以，生活中对压强的利用很广泛。于是，我对压强的应用产生了极大的兴趣，本想做个活塞式抽水机，但制作材料太难找，密封性也是个很大的问题，我便决定做一个极为简易的抽水机。　　

二、制作及应用原理：　　

塑料瓶可挤压，捏扁瓶子，瓶子体积变小，瓶中的空气从底部胶带做的单向阀门跑出去，瓶盖部分硬币做的单向阀门，由于受到压力，紧紧盖住瓶盖上的小孔，因此空气不能通过。松手，瓶子因为自身的弹性恢复原来形状，体积变大。但是空气不能从那个胶带做的单向阀门进入，因为在压力的作用下，胶带把瓶子上的小孔堵住了。这样瓶中压力变小，盆里的水就会在大气压的作用下，顶开硬币做的那个单向阀，进入到瓶子里。当瓶子里充满了水之后，继续挤压瓶子，瓶中的水就会被泵出来。　　

三、制作材料：　　

1、一个带盖的塑料瓶：抽水机主体；　　

2、一枚完整的硬币：入水口单向阀；　　

3、胶带：出水口单向阀；　　

4、剪刀一把。　　

四、制作步骤：　　

1、取下塑料瓶盖，在盖上钻一个大小适中的孔，作为入水口； 　　

2、把硬币放进瓶盖（硬币要能够完全盖住小孔，但是当拧紧瓶盖后，硬币在瓶盖里又能轻松活动）；　　

3、在塑料瓶底部也钻一个小孔，作为出水口，剪3cm长的胶带，把1cm向后折，自己粘自己，胶带长度就变成了2cm，其中1cm是双层的，且没有粘性，1cm是有粘性的。把有粘性的那部分粘在饮料瓶上，没有粘性的那部分盖在小孔上，再用一块胶带粘住贴于瓶上的1cm胶带，让这个阀门粘得更加牢固；　　

4、盖上盖，抽水机就制作完成了。　　

五、应用：　　

1、准备一个装水的盆子，将瓶盖那一端浸在水里；　　

2、反复挤压塑料瓶，水到了出水阀的位置，再挤压，水就会从出水口泵出。　　

六、提问：　　

虽然抽水机制作成功了，但我又萌发了新的问题：大气压强的大小是一成不变的吗？如果是，为什么呢？如果不是，那又与什么因素有关呢？　　

对此，我做出了如下猜想：　　

猜想一:大气压强的大小一成不变；　　

猜想二：大气压强的大小不是一成不变的，①气压大小与海拔高度有关；②气压大小与流速大小有关。　　

验证猜想：（直接对猜想二进行实验，就可验证两个猜想）　　

实验①：大气压强的大小与海拔高度有关吗？　　

    趁着寒假，我来到了海拔2000多米的西宁和平均海拔4米的上海用相同的抽水机进行实验：用相同的力度挤压并松开塑料瓶反复10次，以在重庆测出的水位高度作为分界线，比较两地水的高度是大于还是小于重庆的。　　

实验②：大气压强的大小与流速大小有关？　　

  进行对照实验：在相同环境下，先不使用小风扇，进行正常实验，记为甲；然后用小风扇吹入水口旁的空气，一次用较小的风力，记为乙；一次用较大的风力，记为丙。分别都用相同的力度挤压并松开塑料瓶反复10次，再比较水位的高度。　　

结论：通过实验与分析，推翻了猜想一，验证了猜想二：大气压强的大小不是一成不变的，其大小与海拔高度有关，海拔越高，空气越稀薄，大气压强越小；流动时的空气的压强大小与流速有关，气体在流速大的地方压强较小，在流速小的地方压强越大。　　

七、总结：                                      　　

抽水机，又名“水泵”，它广泛应用于农田灌溉、排水以及工矿企业与城镇的给水、排水。为适应不同需要，而有多种类型。常见的抽水机有活塞式、离心式和轴流式。活塞式抽水机是利用大气压力，如常见的压水机。离心式抽水机，是利用叶轮转动，带动水获得离心力，水就提升到高处，但是在离心泵的吸入口的高度，还是受到大气压力的制约。轴流式水泵，和电风扇的原理类似，旋转的浆叶，把水推向水泵轴方向的后方。轴流式水泵流量大，但是提升高度（扬程）不大。　　

这些都是精密复杂的抽水机，我做的和它们比起来简直就是小巫见大巫，只能手动，而且速度慢还费力，更别说抽水量了。　　

但是科学就是从易到难，从简到繁，从幼稚到成熟的，千里之行始于足下，只要我们高扬科学精神，善于发现，勤于思考，就一定能登上科学的更高峰！　　

评语：　　

      该文章从马德保半球实验——大气压强着手，详细阐述了简易抽水机的制作过程，整个过程非常细致、认真、严谨、符合自然科学的逻辑规律。且制成的简易抽水机成品效果非常好。并且该文章还展示出了实验中的抽水现象，并通过实验探究（控制变量法）使影响大气压强大小的因素问题非常清晰明了，由浅显的生活现象研究得到深刻的物理理论知识。最后介绍了抽水机在生产、生活中的应用。是一篇很好的作品。