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二、任务步骤
（一）实验猜想
结合托里拆利实验中水银柱高度，以及水和水银的密度差异，猜想用水做实验时，大气压能支撑的水柱高度大概是多少。
我的猜想：。
（二）实验操作
（1）软管灌水：把透明软管一端放入水桶，另一端抬起，缓慢向软管内灌水，确保管内无气泡，直至软管完全灌满水。
（2）封闭与悬挂：将灌满水的软管一端用细绳绑紧封闭，然后小心将封闭端用细绳吊起，使软管竖直下垂，另一端浸没在水桶的水中。
（3）观察与测量：待软管内水柱稳定后，用记号笔标记水柱静止时的高度位置，多次测量取平均值，记录数据。
（三）现象分析
（1）对比验证：将测量得到的水柱高度，与根据托里拆利实验原理和水、水银密度计算出的理论高度对比，分析差异原因。
（2）拓展思考：若实验时所处位置海拔不同，水柱高度会如何变化；能否用其他液体做类似实验，分析可行性。
（一）实验猜想
结合托里拆利实验中水银柱高度，以及水和水银的密度差异，猜想用水做实验时，大气压能支撑的水柱高度大概是多少。
我的猜想：。
（二）实验操作
（1）软管灌水：把透明软管一端放入水桶，另一端抬起，缓慢向软管内灌水，确保管内无气泡，直至软管完全灌满水。
（2）封闭与悬挂：将灌满水的软管一端用细绳绑紧封闭，然后小心将封闭端用细绳吊起，使软管竖直下垂，另一端浸没在水桶的水中。
（3）观察与测量：待软管内水柱稳定后，用记号笔标记水柱静止时的高度位置，多次测量取平均值，记录数据。
（三）现象分析
（1）对比验证：将测量得到的水柱高度，与根据托里拆利实验原理和水、水银密度计算出的理论高度对比，分析差异原因。
（2）拓展思考：若实验时所处位置海拔不同，水柱高度会如何变化；能否用其他液体做类似实验，分析可行性。
答案
解：
（一）实验猜想
标准大气压可支撑约760mm高的水银柱，水银密度约为水的13.6倍，由液体压强规律可知，相同气压下支撑的液柱高度和液体密度成反比，因此猜想大气压能支撑的水柱高度约为10m。
（三）现象分析
(1) 由托里拆利实验原理可知，大气压等于管内液柱产生的压强，即：
$p_0=\rho_{水银}gh_{水银}=\rho_{水}gh_{水}$
代入数值$\rho_{水银}=13.6×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$，$h_{水银}=0.76\ \mathrm{m}$，$\rho_{水}=1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$，可得理论水柱高度：
$h_{水}=\frac{\rho_{水银}h_{水银}}{\rho_{水}}=\frac{13.6×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 × 0.76\ \mathrm{m}}{1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3}\approx10.3\ \mathrm{m}$
测量值与理论值存在差异的常见原因：
① 实验所在地的实际大气压不等于标准大气压；
② 软管内残留有少量空气，空气的压强会使水柱高度低于理论值；
③ 长度测量过程中存在读数误差。
(2) 海拔越高，大气越稀薄，大气压越小，因此大气压能支撑的水柱高度会随海拔升高而变小。
可以使用其他液体完成类似实验：只要液体密度已知，实验时能将管内完全灌满排尽气泡，且液体挥发性不强不会产生过大的蒸气压，就可以开展实验。比如选用密度比水小的酒精，大气压能支撑的酒精柱高度约13m，只要选用长度足够的透明软管，就可以完成实验，方案可行。
（一）实验猜想
标准大气压可支撑约760mm高的水银柱，水银密度约为水的13.6倍，由液体压强规律可知，相同气压下支撑的液柱高度和液体密度成反比，因此猜想大气压能支撑的水柱高度约为10m。
（三）现象分析
(1) 由托里拆利实验原理可知，大气压等于管内液柱产生的压强，即：
$p_0=\rho_{水银}gh_{水银}=\rho_{水}gh_{水}$
代入数值$\rho_{水银}=13.6×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$，$h_{水银}=0.76\ \mathrm{m}$，$\rho_{水}=1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$，可得理论水柱高度：
$h_{水}=\frac{\rho_{水银}h_{水银}}{\rho_{水}}=\frac{13.6×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 × 0.76\ \mathrm{m}}{1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3}\approx10.3\ \mathrm{m}$
测量值与理论值存在差异的常见原因：
① 实验所在地的实际大气压不等于标准大气压；
② 软管内残留有少量空气，空气的压强会使水柱高度低于理论值；
③ 长度测量过程中存在读数误差。
(2) 海拔越高，大气越稀薄，大气压越小，因此大气压能支撑的水柱高度会随海拔升高而变小。
可以使用其他液体完成类似实验：只要液体密度已知，实验时能将管内完全灌满排尽气泡，且液体挥发性不强不会产生过大的蒸气压，就可以开展实验。比如选用密度比水小的酒精，大气压能支撑的酒精柱高度约13m，只要选用长度足够的透明软管，就可以完成实验，方案可行。
解析
【分析】
本题是托里拆利实验的拓展探究，核心原理为大气压等于液柱产生的压强。解题思路：① 利用液体压强公式，结合水银柱的标准高度和密度，根据液柱高度与液体密度的反比关系，猜想水柱高度；② 通过公式计算理论水柱高度，对比实验测量值分析差异原因；③ 结合大气压与海拔的关系，判断水柱高度的变化；④ 根据液体压强特点和蒸气压知识，分析其他液体开展实验的可行性。
【解析】
（一）实验猜想：标准大气压可支撑约760mm高的水银柱，水银密度约为水的13.6倍，由液体压强规律可知，相同气压下支撑的液柱高度和液体密度成反比，因此猜想大气压能支撑的水柱高度约为10m。
（三）现象分析：
(1) 由托里拆利实验原理可知，大气压等于管内液柱产生的压强，即：$p_0=\rho_{水银}gh_{水银}=\rho_{水}gh_{水}$，代入数值$\rho_{水银}=13.6×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$，$h_{水银}=0.76\ \mathrm{m}$，$\rho_{水}=1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$，可得理论水柱高度：$h_{水}=\frac{\rho_{水银}h_{水银}}{\rho_{水}}=\frac{13.6×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 × 0.76\ \mathrm{m}}{1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3}\approx10.3\ \mathrm{m}$。测量值与理论值存在差异的常见原因：① 实验所在地的实际大气压不等于标准大气压；② 软管内残留有少量空气，空气的压强会使水柱高度低于理论值；③ 长度测量过程中存在读数误差。
(2) 海拔越高，大气越稀薄，大气压越小，因此大气压能支撑的水柱高度会随海拔升高而变小。可以使用其他液体完成类似实验：只要液体密度已知，实验时能将管内完全灌满排尽气泡，且液体挥发性不强不会产生过大的蒸气压，就可以开展实验。比如选用密度比水小的酒精，大气压能支撑的酒精柱高度约13m，只要选用长度足够的透明软管，就可以完成实验，方案可行。
【答案】
解：
（一）实验猜想
标准大气压可支撑约760mm高的水银柱，水银密度约为水的13.6倍，由液体压强规律可知，相同气压下支撑的液柱高度和液体密度成反比，因此猜想大气压能支撑的水柱高度约为10m。
（三）现象分析
(1) 由托里拆利实验原理可知，大气压等于管内液柱产生的压强，即：$p_0=\rho_{水银}gh_{水银}=\rho_{水}gh_{水}$，代入数值$\rho_{水银}=13.6×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$，$h_{水银}=0.76\ \mathrm{m}$，$\rho_{水}=1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$，可得理论水柱高度：$h_{水}=\frac{\rho_{水银}h_{水银}}{\rho_{水}}=\frac{13.6×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 × 0.76\ \mathrm{m}}{1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3}\approx10.3\ \mathrm{m}$。测量值与理论值存在差异的常见原因：① 实验所在地的实际大气压不等于标准大气压；② 软管内残留有少量空气，空气的压强会使水柱高度低于理论值；③ 长度测量过程中存在读数误差。
(2) 海拔越高，大气越稀薄，大气压越小，因此大气压能支撑的水柱高度会随海拔升高而变小。可以使用其他液体完成类似实验：只要液体密度已知，实验时能将管内完全灌满排尽气泡，且液体挥发性不强不会产生过大的蒸气压，就可以开展实验。比如选用密度比水小的酒精，大气压能支撑的酒精柱高度约13m，只要选用长度足够的透明软管，就可以完成实验，方案可行。
【知识点】
大气压强、液体压强公式、托里拆利实验
【点评】
本题是托里拆利实验的拓展探究题，通过密度关系推导水柱高度，考查学生对大气压强与液体压强关系的理解，以及实验分析和知识迁移能力，属于基础拓展类题目，有助于培养学生的实验设计与分析能力。
【难度系数】
0.4
本题是托里拆利实验的拓展探究，核心原理为大气压等于液柱产生的压强。解题思路：① 利用液体压强公式，结合水银柱的标准高度和密度，根据液柱高度与液体密度的反比关系，猜想水柱高度；② 通过公式计算理论水柱高度，对比实验测量值分析差异原因；③ 结合大气压与海拔的关系，判断水柱高度的变化；④ 根据液体压强特点和蒸气压知识，分析其他液体开展实验的可行性。
【解析】
（一）实验猜想：标准大气压可支撑约760mm高的水银柱，水银密度约为水的13.6倍，由液体压强规律可知，相同气压下支撑的液柱高度和液体密度成反比，因此猜想大气压能支撑的水柱高度约为10m。
（三）现象分析：
(1) 由托里拆利实验原理可知，大气压等于管内液柱产生的压强，即：$p_0=\rho_{水银}gh_{水银}=\rho_{水}gh_{水}$，代入数值$\rho_{水银}=13.6×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$，$h_{水银}=0.76\ \mathrm{m}$，$\rho_{水}=1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$，可得理论水柱高度：$h_{水}=\frac{\rho_{水银}h_{水银}}{\rho_{水}}=\frac{13.6×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 × 0.76\ \mathrm{m}}{1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3}\approx10.3\ \mathrm{m}$。测量值与理论值存在差异的常见原因：① 实验所在地的实际大气压不等于标准大气压；② 软管内残留有少量空气，空气的压强会使水柱高度低于理论值；③ 长度测量过程中存在读数误差。
(2) 海拔越高，大气越稀薄，大气压越小，因此大气压能支撑的水柱高度会随海拔升高而变小。可以使用其他液体完成类似实验：只要液体密度已知，实验时能将管内完全灌满排尽气泡，且液体挥发性不强不会产生过大的蒸气压，就可以开展实验。比如选用密度比水小的酒精，大气压能支撑的酒精柱高度约13m，只要选用长度足够的透明软管，就可以完成实验，方案可行。
【答案】
解：
（一）实验猜想
标准大气压可支撑约760mm高的水银柱，水银密度约为水的13.6倍，由液体压强规律可知，相同气压下支撑的液柱高度和液体密度成反比，因此猜想大气压能支撑的水柱高度约为10m。
（三）现象分析
(1) 由托里拆利实验原理可知，大气压等于管内液柱产生的压强，即：$p_0=\rho_{水银}gh_{水银}=\rho_{水}gh_{水}$，代入数值$\rho_{水银}=13.6×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$，$h_{水银}=0.76\ \mathrm{m}$，$\rho_{水}=1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$，可得理论水柱高度：$h_{水}=\frac{\rho_{水银}h_{水银}}{\rho_{水}}=\frac{13.6×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 × 0.76\ \mathrm{m}}{1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3}\approx10.3\ \mathrm{m}$。测量值与理论值存在差异的常见原因：① 实验所在地的实际大气压不等于标准大气压；② 软管内残留有少量空气，空气的压强会使水柱高度低于理论值；③ 长度测量过程中存在读数误差。
(2) 海拔越高，大气越稀薄，大气压越小，因此大气压能支撑的水柱高度会随海拔升高而变小。可以使用其他液体完成类似实验：只要液体密度已知，实验时能将管内完全灌满排尽气泡，且液体挥发性不强不会产生过大的蒸气压，就可以开展实验。比如选用密度比水小的酒精，大气压能支撑的酒精柱高度约13m，只要选用长度足够的透明软管，就可以完成实验，方案可行。
【知识点】
大气压强、液体压强公式、托里拆利实验
【点评】
本题是托里拆利实验的拓展探究题，通过密度关系推导水柱高度，考查学生对大气压强与液体压强关系的理解，以及实验分析和知识迁移能力，属于基础拓展类题目，有助于培养学生的实验设计与分析能力。
【难度系数】
0.4
