托里拆利

　　托里拆利（Evangelista Torricelli,1608～1647）意大利物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家。1608年10月15日出生于貴族家庭，幼年時(shí)表現(xiàn)出數(shù)學(xué)才能，20歲時(shí)到羅馬在伽利略早年的學(xué)生B.卡斯提利指導(dǎo)下學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)，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(yùn)動》，發(fā)展了伽利略關(guān)于運(yùn)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(xué)家,1647年10月25日（39歲）過早去世。

　　當(dāng)時(shí)羅馬、佛羅倫薩的學(xué)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(shí)驗(yàn)，證明空氣有重量，但仍認(rèn)為可能有一種“真空阻力”。意大利學(xué)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(shè)。1644年，托里拆利和伽利略的另一位學(xué)生維維安尼在一起進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，他們用汞代替水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，認(rèn)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(gè)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(yīng)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(shí)驗(yàn)證明它的確有重量……”“我們看到：一個(gè)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(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)之所以能率先在意大利做成功，還因?yàn)榱_馬和佛羅倫薩在當(dāng)時(shí)的吹制玻璃器皿的技術(shù)最先進(jìn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)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(xué)方面的貢獻(xiàn)是提出了關(guān)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(fēng)的成因起源于空氣的密度與溫度差。

　　在靜力學(xué)方面，托里拆利發(fā)現(xiàn)：一個(gè)物體系統(tǒng)，當(dāng)其重心處在最低位置時(shí)，發(fā)生小位移時(shí)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(jì)改為液體溫度計(jì)方面也獲得成功。

　　托里拆利特別強(qiáng)調(diào)處理力學(xué)問題時(shí)數(shù)學(xué)與實(shí)驗(yàn)的重要性。

選自：《物理教師手冊》

            知    識    點(diǎn)

                 應(yīng)  用

1．聲吶

測海深

2．密度

鑒別物質(zhì)  判斷是否空心  判斷浮沉。

3．在一定范圍內(nèi)，拉力越大，彈簧被拉得越長

制成測力計(jì)

4．重力的方向總是豎直向下的

制成重垂線  水平器

5．關(guān)于摩擦力的大小

增減摩擦的方法

6．慣性

解釋現(xiàn)象

7．二力平衡

測滑動摩擦力

驗(yàn)證液體內(nèi)部的壓強(qiáng)公式p=ρgh

8．力使物體運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生改變

   物體在非平衡力作用下的運(yùn)動。

解釋物體由靜變動，由動變靜，加速，減速，改變運(yùn)動方向作曲線運(yùn)動等

9．壓強(qiáng)

增減壓強(qiáng)的方法

10．液體的壓強(qiáng)

水壩下部建造得比上部寬，潛水深度有限度

11．連通器

茶壺、鍋爐水位器……

12．托里拆利實(shí)驗(yàn)

制成水銀氣壓計(jì)

13．大氣壓

自來水筆吸墨水，抽水機(jī)，茶壺蓋上開有一小孔，用吸管吸飲料，高度計(jì)，醫(yī)院輸液打針

14．氣體壓強(qiáng)跟體積的關(guān)系

風(fēng)箱，噴霧器，打氣筒，抽氣機(jī)，空氣壓縮機(jī)等

15．物體的浮沉條件

密度計(jì)，輪船，氣球，飛艇，潛水艇，孔

明燈，鹽水選種，測人體血液的密度，解

釋煮餃子時(shí)，生沉熟浮等

16．杠桿的平衡條件

判斷杠桿類型，求最小動力，判斷動力變

化情況進(jìn)行有關(guān)計(jì)算

17．光的直線傳播

射擊時(shí)的瞄準(zhǔn)，解釋小孔成像，影的形成，

日食，月食的形成“坐井觀天，所見甚小”，

確定視野，判斷能否看見物體或像，激光

準(zhǔn)直測距等

18．鏡面反射

解釋黑板“反光”，看不清上面的字

19．漫反射

解釋能從各個(gè)方向都看到不發(fā)光的物體

20．平面鏡 

成像、鏡前整容，糾正姿勢，制成潛望鏡、

萬花筒，墻上掛大平面鏡，擴(kuò)大視覺空間、

改變光路(如將斜射的陽光，豎直向下反

射照亮井底)，測微小角度，平面鏡轉(zhuǎn)過θ角，反射光線改變2θ角……

21．光的折射

筷子斜插入水中，浸在水中部分向上偏折視深度小于實(shí)際探度，視高大于真高

22．凸透鏡對光線有會聚作用

粗測凸透鏡的焦距

23．凸透鏡成像規(guī)律

u>2f,照相機(jī)；f<u<2f幻燈機(jī)、投影儀、

電影放映機(jī)；u<f放大鏡；確定凸透鏡f

的范圍，照相機(jī)、幻燈機(jī)的調(diào)節(jié)

24．液體的熱脹冷縮

制成常用的液體溫度計(jì)

25．液化技術(shù)

分離空氣的組成氣體，提取純凈的氣體

26．蒸發(fā)致冷

解釋現(xiàn)象：吹電風(fēng)扇涼快，潑水降溫，包有酒精棉花的溫度計(jì)示數(shù)低于室溫

27．液化放熱

用高溫水蒸氣做飯、燒水。

28．升華致冷

用干冰人工降雨、滅火，在舞臺上形成 “煙”霧

29．液體的沸點(diǎn)隨液面上方氣壓的增大(減小)而升高(降低)

在高山上煮飯用高壓鍋

30．氣體的加壓液化

生活用液化石油氣用增加壓強(qiáng)的方法使石油氣在常溫下液化后裝入鋼罐

31．三表：熔點(diǎn)表  密度表  比熱容表

白熾燈泡燈絲用鎢做，在很冷的地區(qū)宜用酒精溫度計(jì)而不用水銀溫度計(jì)測氣溫；水的比熱容比較大，解釋在沿海地區(qū)白天和晚上的氣溫變化不大。

注意：固體和液體相比較，不能說液體密度總比固體的小

32．電流的熱效應(yīng)

制成各種電熱器，白熾電燈，保險(xiǎn)絲

33．電流的化學(xué)效應(yīng)

提煉鋁、銅、電解、電鍍

34．電流的磁效應(yīng)

制成電磁起重機(jī)，電鈴，電話聽筒，利用電磁鐵制成電磁繼電器，用于自動控制

35．決定電阻大小的因素

制成變阻器(通過改變電阻絲的長度來改變電阻)，油量表

36．歐姆定律

解題，測電阻

37．串聯(lián)電路的規(guī)律

制成簡單調(diào)光燈，說明電阻箱的結(jié)構(gòu)和原理

38．磁  

磁屏蔽      防磁手表    

用磁性材料做成錄音帶和錄像帶，磁懸浮列車

39．通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動

制成直流電動機(jī) 

40．電磁感應(yīng)現(xiàn)象

制成發(fā)電機(jī)