托里拆利

　　托里拆利（Evangelista Torricelli,1608～1647）意大利物理学家、数学家。1608年10月15日出生于贵族家庭，幼年时表现出数学才能，20岁时到罗马在伽利略早年的学生B.卡斯提利指导下学习数学，毕业后成为他的秘书。1641年写了第一篇论文《论自由坠落物体的运动》，发展了伽利略关于运动的想法。经卡斯提利推荐做了伽利略的助手，伽利略去世后接替伽利略作了宫廷数学家,1647年10月25日（39岁）过早去世。

　　当时罗马、佛罗伦萨的学者们热烈讨论着自然的本性是否“厌恶真空”和如何解释矿井中的水泵只能把水提到18肘（10.5米）高的问题。伽利略虽做过称量空气的实验，证明空气有重量，但仍认为可能有一种“真空阻力”。意大利学者G.B.巴利安尼1630年写信给伽利略，提出可能存在大气压力的假设。1644年，托里拆利和伽利略的另一位学生维维安尼在一起进行实验研究，他们用汞代替水进行实验，认为比水重14倍的汞大约只能升起水柱的1／14。将玻璃管装满汞后倒置于盛汞容器中，玻璃管上端就获得“托里拆利真空”。与此管对比的还有另一个上面带圆玻璃泡的玻璃管，托里拆利原来猜想容积大的真空应有较大的“真空阻力”，但两管的水银柱却等高。在1644年他给罗马M.里奇的信中说：“我们是生活在大气组成的海底之下的。实验证明它的确有重量……”“我们看到：一个真空的空间形成了……它是外在的并且是来自外界的”“它们的设计不仅要造出真空，而且要造出可以指明气压变化的仪器。”这一实验之所以能率先在意大利做成功，还因为罗马和佛罗伦萨在当时的吹制玻璃器皿的技术最先进。这个实验传到西欧后随即引起了帕斯卡、盖利克等人对大气压的研究热潮。

　　托里拆利在流体力学方面的贡献是提出了关于液体从小孔射流的定理：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）。他还解释过风的成因起源于空气的密度与温度差。

　　在静力学方面，托里拆利发现：一个物体系统，当其重心处在最低位置时，发生小位移时重心下降，系统才是稳定的。此外，他在磨制精良透镜和将伽利略气体温度计改为液体温度计方面也获得成功。

　　托里拆利特别强调处理力学问题时数学与实验的重要性。

选自：《物理教师手册》

            知    识    点

                 应  用

1．声呐

测海深

2．密度

鉴别物质  判断是否空心  判断浮沉。

3．在一定范围内，拉力越大，弹簧被拉得越长

制成测力计

4．重力的方向总是竖直向下的

制成重垂线  水平器

5．关于摩擦力的大小

增减摩擦的方法

6．惯性

解释现象

7．二力平衡

测滑动摩擦力

验证液体内部的压强公式p=ρgh

8．力使物体运动状态发生改变

   物体在非平衡力作用下的运动。

解释物体由静变动，由动变静，加速，减速，改变运动方向作曲线运动等

9．压强

增减压强的方法

10．液体的压强

水坝下部建造得比上部宽，潜水深度有限度

11．连通器

茶壶、锅炉水位器……

12．托里拆利实验

制成水银气压计

13．大气压

自来水笔吸墨水，抽水机，茶壶盖上开有一小孔，用吸管吸饮料，高度计，医院输液打针

14．气体压强跟体积的关系

风箱，喷雾器，打气筒，抽气机，空气压缩机等

15．物体的浮沉条件

密度计，轮船，气球，飞艇，潜水艇，孔

明灯，盐水选种，测人体血液的密度，解

释煮饺子时，生沉熟浮等

16．杠杆的平衡条件

判断杠杆类型，求最小动力，判断动力变

化情况进行有关计算

17．光的直线传播

射击时的瞄准，解释小孔成像，影的形成，

日食，月食的形成“坐井观天，所见甚小”，

确定视野，判断能否看见物体或像，激光

准直测距等

18．镜面反射

解释黑板“反光”，看不清上面的字

19．漫反射

解释能从各个方向都看到不发光的物体

20．平面镜 

成像、镜前整容，纠正姿势，制成潜望镜、

万花筒，墙上挂大平面镜，扩大视觉空间、

改变光路(如将斜射的阳光，竖直向下反

射照亮井底)，测微小角度，平面镜转过θ角，反射光线改变2θ角……

21．光的折射

筷子斜插入水中，浸在水中部分向上偏折视深度小于实际探度，视高大于真高

22．凸透镜对光线有会聚作用

粗测凸透镜的焦距

23．凸透镜成像规律

u>2f,照相机；f<u<2f幻灯机、投影仪、

电影放映机；u<f放大镜；确定凸透镜f

的范围，照相机、幻灯机的调节

24．液体的热胀冷缩

制成常用的液体温度计

25．液化技术

分离空气的组成气体，提取纯净的气体

26．蒸发致冷

解释现象：吹电风扇凉快，泼水降温，包有酒精棉花的温度计示数低于室温

27．液化放热

用高温水蒸气做饭、烧水。

28．升华致冷

用干冰人工降雨、灭火，在舞台上形成 “烟”雾

29．液体的沸点随液面上方气压的增大(减小)而升高(降低)

在高山上煮饭用高压锅

30．气体的加压液化

生活用液化石油气用增加压强的方法使石油气在常温下液化后装入钢罐

31．三表：熔点表  密度表  比热容表

白炽灯泡灯丝用钨做，在很冷的地区宜用酒精温度计而不用水银温度计测气温；水的比热容比较大，解释在沿海地区白天和晚上的气温变化不大。

注意：固体和液体相比较，不能说液体密度总比固体的小

32．电流的热效应

制成各种电热器，白炽电灯，保险丝

33．电流的化学效应

提炼铝、铜、电解、电镀

34．电流的磁效应

制成电磁起重机，电铃，电话听筒，利用电磁铁制成电磁继电器，用于自动控制

35．决定电阻大小的因素

制成变阻器(通过改变电阻丝的长度来改变电阻)，油量表

36．欧姆定律

解题，测电阻

37．串联电路的规律

制成简单调光灯，说明电阻箱的结构和原理

38．磁  

磁屏蔽      防磁手表    

用磁性材料做成录音带和录像带，磁悬浮列车

39．通电线圈在磁场中受力转动

制成直流电动机 

40．电磁感应现象

制成发电机