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一、帕斯卡桶裂实验
1648年,著名法国物理学家帕斯卡在巴黎用水和葡萄酒做实验.在12m长的管中盛水之后把结实的新木桶胀破了.这就是历史上有名的帕斯卡桶裂实验.
帕斯卡“桶裂”实验可以很好地证明液体压强与液体的深度有关,可是该实验装置高度太高不便在教室里演示,可启发学生思考:能否把所有的装置都相应地缩小呢?答案是否定的.接着再问:管长减小了,液体压强减小了,液体对木桶的压力必定减小;而桶尽管缩小了,但其耐压性几乎不变,桶就不可能裂开,能否用其它物体来模拟“裂桶”呢?学生自然会想到用耐压性较低的物体来代替(如薄塑料袋).比较装满水的塑料袋在同质量的一杯水与一管水作用下不同情形,液体压强的实质就非常容易理解了.
教师可以展示帕斯卡实验的模拟实验:
取一个演示液体测压强用的大广口瓶(直径约30厘米,高约40厘米),在瓶下部的侧壁管口用橡皮薄膜扎紧密封,将红色的水从瓶口倒入,随着瓶中水位的升高,侧管的橡皮薄膜渐渐鼓出,可以看到,即使灌满水后,薄膜鼓出的程度也并不十分明显(图1).这说明虽然瓶中装了很多很重的水,但对侧壁的压强并不很大.再取一根1米长的托里拆利玻璃管,通过打有小孔的瓶塞插入大瓶中,并把塞塞紧密封.让一个学生站到凳子上将烧杯中的水用漏斗渐渐灌入管中(图2),当玻璃管中红色水升高50厘米以上时,只见大瓶侧管的橡皮薄膜大幅度鼓出,现象生动明显。
二、帕斯卡生平简介
帕斯卡(Blaise Pascal,1623—1662)法国数学家、物理学家、哲学家、散文家、发明家,1623年6月9日,出生于克莱蒙费朗。帕斯卡从小就表现出对科学的浓厚兴趣,16岁时,帕斯卡写了一篇《圆锥曲线之几何》,提出了圆锥曲线内接六边形其三对边的交点共线的重要定理(后称“帕斯卡定理”),并从该定理出发,导出了许多推论。
1641年,帕斯卡随父迁居鲁昂,他父亲是税官,需作大量的计算,极耗精力。帕斯卡苦思冥想,多次试验,为他父亲设计了一种加法器,大大地提高了效率。这是人类第一架机械数学计算器。
1646年前后,帕斯卡皈依了宗教教义,成为一个虔诚的宗教圣徒。但他对科学研究仍保持了浓厚的兴趣。帕斯卡改良了气压计,验证了托里拆利的实验,并且仔细研究了真空,总结并更正了前人对真空的看法,于1647—1648年间,发表了有关真空问题的论文,大大地提高了他的声誉。帕斯卡用气压计测定了各处大气压的值,发现大气压随高度而变化,证实了大气压是由大气层的重量而产生。
1647年,帕斯卡重新回到巴黎,他长期劳累,体质很差,医生要他休息;但是,内心永远骚动不安,力求彻底和无限的帕斯卡,从来就没有停止“全真全善”的科学研究。他发表了有关溶液平衡,空气密度和重量,三角学等许多内容;他研究了代数式中二项式展开的系数规律(西方称“帕斯卡三角”中国称“杨辉三角”);他发明了注射器;他做了“裂桶实验”,证明了液体内部压强P=ρgh;同时,他还研究了液体传递外部压强的规律,1653年,他在《液体平衡的论述》一文中,阐述了液体传递压强的规律:加在密闭液体上的压强,能够大小不变地被液体向各个方向传递。并由此研制了水压机,进而阐明了连通器的原理,并用物体浸在水中上下压力差说明了浮力的大小;他的最后一篇论文,是关于概率计算的,于是,他和费尔马(法国,1601—1665),惠更斯(荷兰,1629—1695)一起奠定了概率论的数学理论基础。
1655年,帕斯卡进入与世隔绝的神学中心——巴黎附近的披特垒阿尔。1662年,忧郁而深思的帕斯卡与世长辞,年仅39岁。后人为了纪念帕斯卡在科学上的贡献,就把压强的单位牛顿/米2命名为帕斯卡:1帕斯卡=1牛顿/米2。
三、帕斯卡的科学贡献
帕斯卡是法国数学家、物理学家。他没有受过正规的学校教育,但由于有良好的家庭教育,加上他自己聪明好学,因此语文学得很好,数学也学得很出色。16岁时参加了巴黎数学家和物理学家小组的学术活动,并发表了一篇有关圆锥曲线的出色论文,这篇论文使年轻的帕斯卡名声大震,正式踏进了法国学术界的大门,取得了一个又一个的成果。
帕斯卡在物理学方面的主要成就是对流体静力学和大气压强的研究。1653年发现了液体传递压强的规律,但到1663年(他死后的一年)才正式发表。他还指出盛有液体的容器的器壁上所受的压强也仅跟深度有关。他还做了大气压强随高度变化及虹吸现象等实验。
帕斯卡对文学也极有造诣,对法国文学颇有影响。1962年,世界和平理事会曾推荐帕斯卡为被纪念的世界文化名人之一。
由于过度劳累,帕斯卡39岁就病逝于巴黎。为了纪念帕斯卡,用他的名字来命名压强的单位——帕斯卡,简称“帕”。
四、处理地下水管堵塞的方法
城镇住房大都向高空发展.住在楼上的居民户越来越多.常有家庭出现卫生间、蓄电池水池的下水管拐弯处堵塞的现象.这种现象大多数是由于生活用废水中的泥沙、纤维、食物等沉淀淤积所致.给一些居民带来不必要的烦恼.有的用铁丝、竹杆插好长时间也无济于事.耽误了不少时间.
其实,这种问题利用帕斯卡定律是极易解决的.解决时根据堵塞的地方采用不同方法.
如果堵塞发生在A处,污水不会殃及二楼住户.可在底层水池中放满水.再用拨浦(一种用橡胶制成的倒碗状并附木柄的工具)压、拔.这时A—C段管腔内成为密闭容器.据帕斯卡定律,水能将约0.5压强传递到堵塞物上,将其打通.如果没有拔浦这样的专用工具,不妨用手掌在水底打击水池口,在堵塞不严重的情况下,有时也会见效.
如果堵塞发生在B处,那么二楼倒下的污水也会从底楼的水池中溢出.这时再用上述方法便无济于事了.因为这时水池中虽然也装满了水,但管的上部开口,不是密闭容器,不可能将压强由水传递到B处.此时,可用橡皮管从自来水龙头上接到水池排水口,并用布将皮管与水池口之间封实,开大龙头放水.由于自来水的压强大约是
左右,所以可使污水管中的水升高到3米左右,利用这水柱的压力,可打通B处的堵塞.
倘若B处堵得很死,上述方法还是不能排除堵塞物.那么可请二楼住户协作,一起将水池口堵住,再从楼顶污水管开口处向管内注水.由于二层楼房高度大约6米的水柱可在底部产生大约的压强.这样大的压强,足以打通一切软质堵塞物了.当你听到咕咚一声响时,一切就恢复正常了.
五、高血压知识
1.什么是血压?什么是收缩压、舒张压?
血压是指血管内的血液对于单位面积血管壁的侧压力,又分为动脉血压和静脉血压.平时,我们所谈的血压是指动脉血压.
收缩压(SP)又称高压,是心脏收缩时主动脉压急剧升高,在收缩的中期达到最高值的动脉血压,它的正常值是90~140mmHg..
舒张压(DP)又称低压,是心脏舒张时,主动脉压下降,在心脏舒张末期动脉血压的最低值.它的正常值是60~90 mmHg..
2.什么是高血压,它是如何产生的?
高血压是指收缩压(高压)超过或等于140 mmHg,或者舒张压超过了90 mmHg.(BP大于等于140/90 mmHg)
高血压就是心输出量或外周阻力或二者同时增大所致.故血管硬化或周围血管痉挛缩窄而造成外周血管阻力增大或心输出量增大而引起血压升高,上述病变长期发展,使血压持续升高,并造成血管及心、脑、肾脏器的损害,形成高血压病.
3. 高血压病的发病机理?
正常情况下,人体血管受神经的支配,神经系统接受各处感受器传来的信息,将血压调控到适合身体需要的范围.
然而,由于许多不明因素的影响,如精神紧张,不良的生活习惯,吸烟,嗜酒,高脂,高糖饮食等因素的刺激,造成胆固醇等脂质在血管壁上的沉积,平滑肌细胞增生,肥厚而进一步加重血管粥样硬化,血管腔变窄.日久,神经系统失去对血管的正常调控,造成周围血管长期痉挛缩窄,外周阻力升高,从而血压升高.
4.怎样正确测量血压?KPA与mmHg如何换算?
我国广泛使用的血压测量方法是应用袖带来压迫血管测量血压,包括汞柱式(台式)、气压表式、电子血压计.患者应在安静、温度适当的环境里休息5-10分钟,一般取坐位,被测者上臂裸露,肘部与心脏在同一水平,上臂与身躯呈45度角,将血压计的袖带松紧适当绑于上臂,袖带下缘距肘部前间隙2cm,充气至桡动脉博动消失后再加压30mmHg,然后逐渐放气.第一听诊音为收缩压,搏动音消失时为舒张压,注意充气不要太多,放气不要太快、太慢,袖带不要太松、太紧,否则均影响血压值.1mmHg=0.133kpa 1kpa=7.5mmHg
5. 高血压有哪些临床症状?
高血压病早期多无症状或症状不明显.到中晚期,不同患者会出现不同的症状.常见的症状有:头晕、头痛、失眠、注意力不集中,记忆力减退、肢体麻木等等.在精神紧张、情绪激动或劳累后症状可加重.
6. 哪些人易患高血压病?
高血压病是多种因素所致,根据统计资料分析,发现下列人群易患高血压病:
(1)有高血压病家族史.
(2)用脑过度及长期精神紧张者.
(3)存在不良的生活习惯如长期吸烟和饮酒者,高盐,高糖,高脂饮食者.
(4)长期在噪音大等污染的环境中工作者.