CN108922341A - 一种静水压强实验教学装置及测定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种静水压强实验教学装置及测定方法，包括底部支架和装置固定板，在装置固定板中设有有机玻璃腹板，在有机玻璃腹板上安装有相互连接对称分布的密闭水箱、活动水箱和测压管固定体系；活动水箱滑动安装在装置固定板上的上下滑动轨道上，密闭水箱上设有进水口、通气阀门和排水口阀门；通过调节活动水箱沿上下滑动轨道滑动，实现密闭水箱液体表面压力P0与大气压力Pa的正压或负压情况；通过观察测压管固定体系用两种方法验证流体静力学基本方程、测定静水中任一点的压力或真空值；并通过测压管固定体系测定未知液体的重率或密度，从而判断未知液体的种类。本发明实验装置功能多样化、测试方法多样化，成本低，具有一定推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及流体力学实验教学装置，特别是一种静水压强实验教学装置及测定方法。
背景技术
流体力学实验是揭示流体运动规律的一种重要手段，对学生理解知识、提升实践能力至关重要，在该门课程教学中起着不可或缺的作用。静水压强实验属于本科实验教学大纲中明确规定的必做实验项目，在全国高校均有开展。
各大高校现有的大部分静水压强实验装置多采用陈旧传统的旧式台式装置，基本上多年未更新，仪器设备老化情况严重，无法与现今学科更新发展相接轨；且实验教学内容单一，往往局限于只用单一测试方法测量静水压强；而且实验装置的结构设计不紧凑，大多采用台式结构放置于实验台上，实验空间占据过大，在一定程度上也造成了不必要的资源浪费。此外，装置的制作材料以及一些连接部件均为金属材料，在以往的实验教学经验中，此类装置在做流体类实验时极易发生生锈，加速仪器的腐蚀老化，产生跑冒滴漏的现象，并且容易使得装置中的静水水质污染，产生藻类。此外金属生锈，容易导致水箱箱体变色，水体变色，影响实验观测，影响实验教学。经市场调研，现有静水压强实验教学装置，销售价格较高且做工粗糙，精度及质量达不到实验教学的要求；且与传统仪器相比，几乎没有创新之处，无法满足教学的改革和发展的要求。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种新型静水压强实验装置及方法，不仅解决现有实验教学中存在的装置问题，并提供新的实验方法和途径，可以用单台仪器做多个实验项目。
本发明是通过下述技术方案来实现的。
本发明的静水压强实验教学装置，包括一个底部支架和设在底部支架上方的装置固定板，在装置固定板中设有有机玻璃腹板，在有机玻璃腹板上安装有关于其对称分布的密闭水箱、与密闭水箱相连通的活动水箱和测压管固定体系；活动水箱滑动安装在装置固定板上的上下滑动轨道上，密闭水箱上设有进水口、通气阀门和排水口阀门；
通过调节活动水箱沿上下滑动轨道滑动，实现密闭水箱液体表面压力P0与大气压力Pa形成的正压或负压实验工况下，观察测压管固定体系采用不同方法验证流体静力学基本方程；测定静水中任一点的压力或真空值；并通过测压管固定体系测定未知液体的重率或密度，以及判断未知液体的种类。
对于上述装置的技术方案，本发明还有进一步优选的方案：
优选的，所述测压管固定体系包括两根单管压力计、两根U形管压力计和与两根单管压力计、U形管压力计对应的刻度尺，两根单管压力计分别连通至密闭水箱侧壁；两根U形管压力计分别连通至密闭水箱顶部的压力计连通阀。
优选的，所述密闭水箱上设有标记实验待测的任一点静水压强的K点的水箱液位刻度尺。
优选的，所述活动水箱下方设置有与密闭水箱连通的活动水箱下方连接开孔；活动水箱上部侧壁设有与大气相连通的通气口。
根据本发明的一个实施例，给出了所述装置的静水压强实验教学测定方法，包括以下步骤：
1)通过调节通气阀门至与密闭水箱相连接的测压管内液面均在同一个水平面上；
2)关闭密闭水箱上端的通气阀门，抬高活动水箱，实现密闭水箱液体表面压力P0>大气压力Pa的正压；
3)再次打开密闭水箱上端的通气阀门，调整活动水箱至上下滑动轨道的中部位置，实现密闭水箱液体表面压力P0＝大气压力Pa的正压；
4)再次调整各测压管内液面至齐平，关闭通气阀门，下降活动水箱至一定高度，实现密闭水箱液体表面压力P0＜大气压力Pa的负压；
5)根据步骤2)-4)，通过观察两根单管压力计读数及其在正压和负压两种不同实验工况下的变化情况，即在任何工况下，单管压力计读数一致，测压管水头值一致保持不变，验证流体静力学基本方程：
Z+P/γ＝C
其中，Z为位置水头，P/γ是在压强P的作用下，液体在测压管中上升的高度，称为压强水头，C为常数。
进一步，上述步骤5)，根据步骤2)-4)，通过观察两支U形管压力计与密闭水箱(7)的连接产生的等压关系，可以测定出静水中任一点的压力和真空值，并通过相应的测试和数据计算，计算出静水中任意选取两点的测压管水头值，验证流体静力学基本方程：
Z1+P1/γ＝Z2+P2/γ＝C
其中，Z1、Z2为不同位置水头，P1/γ、P2/γ是在不同压强P的作用下，液体在测压管中上升的高度，称为压强水头。C为常数。
根据本发明的再一个实施例，本发明所述装置的静水压强实验教学测定方法，包括以下步骤：
采用于上述实施例相同的步骤1)-4)得到密闭水箱液体表面压力P0>大气压力Pa、密闭水箱液体表面压力P0＝大气压力Pa正压情况，以及密闭水箱液体表面压力P0＜大气压力Pa的负压情况；
根据上述步骤，通过观察两根U形管压力计与密闭水箱的连接产生的等压关系，可测定出静水中任一点的压力和真空值：
PK＝PO+γhk
其中，PK为静水中任一点K的压力值；PO为密闭水箱上方空间的正压或负压值；hk为静水中任一点K距离液面的高度值；γ为静水的重率。
根据本发明的再一个实施例，本发明所述装置的静水压强实验教学测定方法，包括以下步骤：
1)选取两支U形管压力计，一支作对比管，管内注入标准对比液体水；一支做待测管，管内注入待测未知液体；U形管压力计的右侧管均与密闭水箱的液面上方空间相连接；
2)采用于上述实施例相同的步骤1)-3)得到密闭水箱液体表面压力P0>大气压力Pa、密闭水箱液体表面压力P0＝大气压力Pa正压工况；
3)根据给定的正压的情况下，两支U形管压力计的左右两侧产生压力差，基于等压关系，两支U形管压力计的压力可形成关系式:
γ水(h左1－h右1)＝γ未知(h左2－h右2)
或ρ水g(h左1－h右1)＝ρ未知g(h左2－h右2)
式中，γ水，ρ水分别为水的重率，密度；h左1，h右1分别为1#U形管压力计左右两侧的高度；γ未知，ρ未知分别为未知液体的重率，密度；h左2，h右2分别为2#U形管压力计左右两侧的高度；
4)通过刻度尺测量到测压管的读数h，由此测得未知液体的重率或密度，并由此可推断和鉴别出未知液体的种类。
优选的，同步调整所述活动水箱至上下滑动轨道的位置，实现两侧的密闭水箱液体表面压力测密闭水箱的正压、负压。
优选的，仅调整一侧的单一活动水箱至上下滑动轨道的位置，实现单侧的密闭水箱液体表面压力测密闭水箱的正压、负压。
相较于现有技术，本发明具有如下技术效果：
(1)测试方法多样化。本发明研制的新型静水压强实验装置，采用了U形管压力计和单管式压力计组合的测压方式，可以让学生在实验中用不同的测压方法验证流体静力学基本方程，进而掌握本科教学阶段常用的两种测压方法，这是现有技术类似装置所没有的考虑。
(2)实验装置功能多样化。本装置除了可以完成静水压强实验外，也可以开拓新的实验项目，装置中两支U形管压力计，一个里面注入的介质为有色液体，一个注入标准液体，利用静力学压强的基本原理，可以测出未知有色液体的重率，同时也可鉴别有色液体的种类，此设计也是拓展了本实验装置的另一用途，可以开展计划中的开放型实验(未知液体重率的测量和鉴别)，同时也是流体力学知识的拓展和应用，开拓了本科教学仪器的多样功能，避免了实验教学仪器设备使用的单一性，减小了仪器的闲置率。
(3)装置结构优化设计。本发明的新型静水压强实验装置设计为双面可移动式，一个移动实验台上放置两台静水压强实验装置，相背而置，学生可以在实验台的两侧同时进行实验操作，减小了仪器摆放的实验面积，避免了现有实验空间严重不足的问题，此外，实验台为移动式，结构设计不紧凑，占地小，便于实验空间的统筹管理，有效节约空间资源。
(4)装置材质改良。本装置主体材料采用有机玻璃，连接件从金属材质改良为塑料材质，有效避免金属与水接触的锈蚀，连接管将橡胶管改良为硅胶管，防止现有技术中连接管的老化，渗漏，粘连，通过上述装置材质的改良，有效延长实验装置的使用寿命。
(5)静水水质问题改善。传统的静水压力实验装置为密闭式结构，排水困难，静水长时间在水箱里容易滋生细菌、藻类等污染物，影响实验结果。本发明装置改良进水出水口，在实验完后可以方便的排水，做实验室再注水，进水口宽敞，也方便密闭水箱的清理。上述的改善设计防止了水在仪器中长期放置产生污染，改善了实验时静水的水质。
(6)装置成本低，具有一定价格优势。现有技术下，市面上出售各种类型的静水压强实验教学装置，价格均在0.5万元左右，而本项目开发的新型静水压强实验装置一台价格在0.3万元左右，实验装置为双面式，且相互独立，在使用功能上完全等同于两台类似市售装置。由此可见，一套新型静水压强实验装置比同类的市售装置少了0.4万元，节约费用约40％，开发本套仪器具有非常明显的价格优势。
(7)具有一定推广价值。本发明研制的新型静水压强实验装置功能全面，结构合理紧凑，材质优良，且成本远低于市面在售的同类实验装置，具有明显的价格优势。此外，本套装置打破了原有传统静水压力实验装置教学内容单一化的局限，是流体力学实验教学手段上的较大突破，可全面提高学生的创新能力及动手能力，能够填补国内目前市场上此类测试仪器设备的空缺，具备良好的推广潜力及市场应用前景。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：
图1是本发明的正视结构示意图；
图2是本发明的侧视结构示意图；
图3是本发明的俯视结构示意图。
其中：1-刻度尺，2-三通连接部件，3-测压管固定体系，4-硅胶连接管，5-有机玻璃腹板，6-压力计连通阀，7-密闭水箱，8-进水口，9-通气阀门，10-活动水箱，11-上下调节旋钮，12-上下滑动轨道，13-活动水箱下方连接开孔，14-固定铆钉，15-铆钉固定板，16-装置固定板，17-支架台面，18-加厚固定支撑脚板，19-底部支架，20-万向轮，21-1号U形管压力计，22-2号U形管压力计，23-1号单管压力计，24-2号单管压力计，25-水箱侧壁上侧开孔，26-水箱侧壁下侧开孔，27-水箱液位刻度尺，28-排水口阀门，29-密闭水箱连接开孔，30-硅胶管，31-通气口。
具体实施方式
以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
遵从上述技术方案，如图1-图3所示，本实施例给出一种新型静水压强实验教学装置及测定方法。
本发明的一种静水压强实验教学装置，包括一个底部支架19和设在底部支架19上方的装置固定板16，在装置固定板16中设有有机玻璃腹板5，在有机玻璃腹板5上安装有关于其对称分布的密闭水箱7、与密闭水箱7相连通的活动水箱10和测压管固定体系3；活动水箱10滑动安装在装置固定板16上的上下滑动轨道12上，密闭水箱7上设有进水口8、通气阀门9和排水口阀门28。
装置分为有机玻璃结构主体和不锈钢活动支架两大部分。有机玻璃结构主体部分包括密闭水箱7相关结构、活动水箱10相关结构、测压管固定体系3的相关结构、有机玻璃腹板5两边的对称结构等部分组成。有机玻璃主体结构部分为双面对称式，前后两面所有结构均相同。不锈钢活动支架是本发明装置的下半部分，支架上端为装置放置台面，承载了双面的有机玻璃主体结构，台面下由矩形不锈钢四角支撑，四角分别设置了可调节万向轮，方便仪器的移动和放置。
测压管固定体系3包括两根单管压力计、两根U形管压力计和与两根单管压力计、U形管压力计对应的刻度尺。
其中，密闭水箱7结构：密闭水箱7上方中间为水箱的进水口8，为螺旋式开口盖，拧开时可以向密闭水箱注水。水箱上方右侧为通气阀门9，当通气阀门打开时，水箱内部空间与大气相连通，关闭时，使空间形成密闭空间。水箱上方左侧为压力计连通阀6，压力计连通阀6通过硅胶连接管4连接三通连接部件2接口与两支1号、2号U形管压力计21和22的相连接，也即U形管压力计的一侧与密闭水箱7上方的空间相连接，该侧所测量的压力也是水箱密闭空间的压力；密闭水箱下方正中间的下方为排水口阀门28，打开即可排除实验用的静水。密闭水箱下方右侧为密闭水箱连接开孔29，通过硅胶管30与活动水箱下方连接开孔13相连接；水箱的侧壁中心线上，任取了两个高度位置，设置了两个开孔，分别为水箱侧壁上侧开孔25、水箱侧壁下侧开孔26；根据单管压力计基本原理，将这两个开孔通过硅胶连接管4分别与两支单管相连接形成了2号单管压力计24、1号单管压力计23。水箱正面设置了水箱液位刻度尺27，并标记了实验待测的任一点静水压强的K点。水箱背面加固在铆钉固定板15上，并通过四个固定铆钉14将水箱背面和加固的铆钉固定板15一起锚固在实验装置的有机玻璃腹板5上，结构稳固。
活动水箱10结构：活动水箱10整个箱体通过上下调节旋钮11固定在装置固定板16的上下滑动轨道12上，将上下调节旋钮11拧松，可以实现活动水箱10在上下滑动轨道12中垂直上下的活动。活动水箱10的正下方设置了活动水箱下方连接开孔13，通过硅胶管30与密闭水箱连接开孔29相连接，形成连通器，水可以随着活动水箱上下移动在两个水箱之间流动。活动水箱10为圆柱形，在上侧靠近圆柱顶盖的位置设置了小的通气口31与大气相连通。
测压管固定体系3结构：测压管固定体系3通过螺丝钉固定在有机玻璃中心腹板5和装置固定板16上，结构稳定，固定体系也是有机玻璃机构，体系上预留了测压管放置的6个孔洞，从左至右，依次设置了1号U形管压力计21、2号U形管压力计22、1号单管压力计23和2号单管压力计24。安装完各个测压管后的测压管固定体系3正面外侧，在测压管的中间间隙均匀设置3条刻度尺1，压力计与密闭水箱的各开孔相连接，如图1所示。
如图2、图3所示，有机玻璃腹板5两边的对称结构：有机玻璃结构主体为双面对称式结构，以有机玻璃腹板5为中心对称线，两边结构完全相同。两边的密闭水箱7、活动水箱10以及测压管固定体系3的相关结构均通过螺丝固定在机玻璃腹板5和装置固定板16上，形成了稳固的上部主体结构。
不锈钢材质的底部支架19是本发明装置的下半部分，支架上端为不锈钢的支架台面17，台面承载了上半部分双面的有机玻璃主体结构，在台面与上半部分有机玻璃整体结构连接处加设了加厚固定支撑脚板18，使上部结构更加稳定的固定在支架台面上。底部支架19下部的四角分别设置了可调节的万向轮20，便于仪器的轻便灵活的整理移动。
利用本发明静水压强实验教学装置的进行实验测定的方法，包括以下内容：
(1)仪器调试以及不同实验工况和压力的调试方法：
打开密闭水箱7上端的通气阀门9，观察与密闭水箱相连接的测压管内液面是否齐平，如不齐平检查各管内是否阻塞，并加以疏通，直至液面均在同一个水平面上。之后，关紧密闭水箱7上端的通气阀门9；将上下调节旋钮11拧松，使在活动水箱10可以在上下滑动轨道12中上下自由活动，此时，抬高活动水箱10至一定的高度后，拧紧上下调节旋钮11固定，可以实现密闭水箱7液体表面压力P0>大气压力Pa的情况。再次打开密闭水箱7上端的通气阀门9，调整活动水箱10至上下滑动轨道12的中部位置，可以实现密闭水箱7液体表面压力P0＝大气压力Pa(正压)的情况。此时，再次观察各测压连通管液面应齐平，调节齐平后，关闭排气阀，将上下调节旋钮11拧松，使在活动水箱10可以在上下滑动轨道12中上下自由活动，此时，将活动水箱10下降至一定的高度后，拧紧上下调节旋钮11固定，可以实现密闭水箱7液体表面压力P0＜大气压力Pa(负压)的情况。
(2)验证流体静力学基本方程方法一
通过步骤(1)中所述，可调试出两种不同实验工况(正压、负压)。在两种不同的实验工况下，通过在液面稳定情况下，通过形象直观的观察1号单管压力计23和2号单管压力计24读数及其在实验中的变化情况(即在任何工况下，单管压力计读数一致，测压管水头值一致保持不变)，并相应的数据记录，可以非常直观的验证流体静力学基本方程。
Z+P/γ＝C
其中，Z为位置水头，P/γ是在压强P的作用下，液体在测压管中上升的高度，称为压强水头，C为常数。
基于单管压力计的测压原理，本发明中设计的1号单管压力计23和2号单管压力计24测试的就是水箱中任意两个位置处的测压管水头，教学实验中，无论调试的实验工况如何，都可以直观的看到两支测压管的读数一直保持相等，由于选点的任意性，即可证明在静止流体中各点的测压管水头均相等，也即验证了流体静力学基本方程，这种实验验证方法是现有技术下的装置所没有的考虑。
(3)验证流体静力学基本方程方法二
结合步骤(1)中所述，可调试出两种不同实验工况(正压、负压)。实验可以在不同的实验工况下，根据两支U形管压力计21和22与密闭水箱7的连接产生的等压关系，可以测定出静水中任一点的压力和真空值，并通过相应的测试和数据计算，计算出静水中任意选取两点的测压管水头值，也可验证流体静力学基本方程。
Z1+P1/γ＝Z2+P2/γ＝C
其中，Z1、Z2为不同位置水头，P1/γ、P2/γ是在不同压强P的作用下，液体在测压管中上升的高度，称为压强水头。C为常数。
(4)测定静水中任一点的压力或真空值
在正压、负压的情况下，通过选取任一U形管压力计的读数进行观测记录，即可以得出密闭水箱7上部空间的正压(负压)值，并选取静水中的任一点，可以计算出其压力值或真空值：
PK＝PO+γhk
其中，PK为静水中任一点K的压力值；PO为密闭水箱上方空间的正压或负压值；hk为静水中任一点K距离液面的高度值；γ为静水的重率。
(5)本装置提供了测定未知液体的重率或密度的实验方法。
选取本装置的两支U形管压力计23、24，一支作对比管，管内注入标准对比液体水，一支做待测管，管内注入待测未知液体(酒精、煤油或其他未知液体)。U形管压力计23、24的右侧管均与密闭水箱7的液面上方空间相连接，基于步骤(1)中所述，给定一个实验工况，例如正压的情况下，两支U形管压力计的左右两侧产生了压力差，由于液面上方空间的压力固定不变的，基于等压关系，两支U形管压力计的压力可形成关系式:
γ水(h左1－h右1)＝γ未知(h左2－h右2)
或ρ水g(h左1－h右1)＝ρ未知g(h左2－h右2)
式中，γ水，ρ水分别为水的重率，密度；h左1，h右1分别为1#U形管压力计左右两侧的高度；γ未知，ρ未知分别为未知液体的重率，密度；h左2，h右2分别为2#U形管压力计左右两侧的高度。
标准液体水的各项参数已知，测压管的读数各个h也可通过刻度尺1测量到，这样就可以测得未知液体的重率或密度，并由此可推断和鉴别出未知液体的种类。
进一步，本发明在实施过程中可以是同步调整所述活动水箱10至上下滑动轨道12的中部位置，再通过上下移动水箱，实现密闭水箱7液体表面压力测密闭水箱的正压、负压。还可以是仅调整单一活动水箱10至上下滑动轨道12的中部位置，再通过上下移动水箱，实现密闭水箱7液体表面压力测密闭水箱的正压、负压。
本发明新型静水压强实验装置，在改善种种结构和技术的问题上进行了实验方法的改革和创新。在设计上考虑了实验功能的多样化，结构设置合理紧凑可移动，材质上使用有机玻璃，硅胶等塑料制品，从源头上避免了老化污染现象，可以提高仪器的使用寿命，且成本远低于市面在售的同类实验装置，具有明显的价格优势。此外，本套装置打破了现有传统静水压力实验装置的局限，拓展了该装置的实验教学内容，这也是流体力学实验教学手段上的较大突破。可全面提高了学生的创新能力及动手能力，能够填补国内目前市场上此类测试仪器设备的空缺，具备良好的推广潜力及市场应用前景。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种静水压强实验教学装置，其特征在于，包括一个底部支架(19)和设在底部支架(19)上方的装置固定板(16)，在装置固定板(16)中设有有机玻璃腹板(5)，在有机玻璃腹板(5)上安装有关于其对称分布的密闭水箱(7)、与密闭水箱(7)相连通的活动水箱(10)和测压管固定体系(3)；活动水箱(10)滑动安装在装置固定板(16)上的上下滑动轨道(12)上，密闭水箱(7)上设有进水口(8)、通气阀门(9)和排水口阀门(28)；
通过调节活动水箱(10)沿上下滑动轨道(12)滑动，实现密闭水箱(7)液体表面压力P0与大气压力Pa形成的正压或负压实验工况下，观察测压管固定体系(3)采用不同方法验证流体静力学基本方程；测定静水中任一点的压力或真空值；并通过测压管固定体系(3)测定未知液体的重率或密度，以及判断未知液体的种类。
2.根据权利要求1所述的一种静水压强实验教学装置，其特征在于，所述测压管固定体系(3)包括两根单管压力计、两根U形管压力计和与两根单管压力计、U形管压力计对应的刻度尺(1)，两根单管压力计分别连通至密闭水箱(7)侧壁；两根U形管压力计分别连通至密闭水箱(7)顶部的压力计连通阀(6)。
3.根据权利要求1所述的一种静水压强实验教学装置，其特征在于，所述密闭水箱(7)上设有标记实验待测的任一点静水压强的K点的水箱液位刻度尺(27)。
4.根据权利要求1所述的一种静水压强实验教学装置，其特征在于，所述活动水箱(10)下方设置有与密闭水箱(7)连通的活动水箱下方连接开孔(13)；活动水箱(10)上部侧壁设有与大气相连通的通气口(31)。
5.一种权利要求1所述装置的静水压强实验教学测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)通过调节通气阀门(9)至与密闭水箱(7)相连接的测压管内液面均在同一个水平面上；
2)关闭密闭水箱(7)上端的通气阀门(9)，抬高活动水箱(10)，实现密闭水箱(7)液体表面压力P0>大气压力Pa的正压；
3)再次打开密闭水箱(10)上端的通气阀门(9)，调整活动水箱(10)至上下滑动轨道(12)的中部位置，实现密闭水箱(7)液体表面压力P0＝大气压力Pa的正压；
4)再次调整各测压管内液面至齐平，关闭通气阀门(9)，下降活动水箱(10)至一定高度，实现密闭水箱(7)液体表面压力P0＜大气压力Pa的负压；
5)根据步骤1)-4)，通过观察两根单管压力计读数及其在正压和负压两种不同实验工况下的变化情况，即在任何工况下，单管压力计读数一致，测压管水头值一致保持不变，验证流体静力学基本方程：
Z+P/γ＝C
其中，Z为位置水头，P/γ是在压强P的作用下，液体在测压管中上升的高度，称为压强水头，C为常数。
6.根据权利要求5所述装置的静水压强实验教学方法，其特征在于，所述步骤5)，根据步骤2)-4)，通过观察两支U形管压力计与密闭水箱(7)的连接产生的等压关系，可以测定出静水中任一点的压力和真空值，并通过相应的测试和数据计算，计算出静水中任意选取两点的测压管水头值，验证流体静力学基本方程：
Z1+P1/γ＝Z2+P2/γ＝C
其中，Z1、Z2为不同位置水头，P1/γ、P2/γ是在不同压强P的作用下，液体在测压管中上升的高度，称为压强水头，C为常数。
7.一种权利要求1所述装置的静水压强实验教学测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)通过调节通气阀门(9)至与密闭水箱(7)相连接的测压管内液面均在同一个水平面上；
2)关闭密闭水箱(7)上端的通气阀门(9)，抬高活动水箱(10)，实现密闭水箱(7)液体表面压力P0>大气压力Pa的正压；
3)再次打开密闭水箱(7)上端的通气阀门(9)，调整活动水箱(10)至上下滑动轨道(12)的中部位置，实现密闭水箱(7)液体表面压力P0＝大气压力Pa的正压；
4)再次调整各测压管内液面至齐平，关闭通气阀门(9)，下降活动水箱(10)至一定高度，实现密闭水箱(7)液体表面压力P0＜大气压力Pa的负压；
5)根据步骤1)-4)，通过观察两根U形管压力计与密闭水箱(7)的连接产生的等压关系，可测定出正压和负压两种工况下静水中任一点的压力或真空值：
PK＝PO+γhk
其中，PK为静水中任一点K的压力值；PO为密闭水箱上方空间的正压或负压值；hk为静水中任一点K距离液面的高度值；γ为静水的重率。
8.一种权利要求1所述装置的静水压强实验教学测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)选取两支U形管压力计，一支作对比管，管内注入标准对比液体水；一支做待测管，管内注入待测未知液体；U形管压力计的右侧管均与密闭水箱(7)的液面上方空间相连接；
2)通过调节通气阀门(9)至与密闭水箱(7)相连接的测压管内液面均在同一个水平面上；
3)关闭密闭水箱(7)上端的通气阀门(9)，抬高活动水箱(10)，实现密闭水箱(10)液体表面压力P0>大气压力Pa的正压工况；
4)根据给定的正压的情况下，两支U形管压力计的左右两侧产生压力差，基于等压关系，两支U形管压力计的压力可形成关系式:
γ水(h左1－h右1)＝γ未知(h左2－h右2)
或ρ水g(h左1－h右1)＝ρ未知g(h左2－h右2)
式中，γ水，ρ水分别为水的重率，密度；h左1，h右1分别为1#U形管压力计左右两侧的高度；γ未知，ρ未知分别为未知液体的重率，密度；h左2，h右2分别为2#U形管压力计左右两侧的高度；
5)通过刻度尺(1)测量到测压管的读数h，由此测得未知液体的重率或密度，并由此可推断和鉴别出未知液体的种类。
9.根据权利要求5-8任一项所述装置的静水压强实验教学测定方法，其特征在于，同步调整所述活动水箱(10)至上下滑动轨道(12)的位置，实现两侧的密闭水箱(7)液体表面压力测密闭水箱的正压、负压工况。
10.根据权利要求5-8任一项所述装置的静水压强实验教学测定方法，其特征在于，仅调整一侧的单一活动水箱(10)至上下滑动轨道(12)的位置，实现单侧密闭水箱(7)液体表面压力测密闭水箱的正压、负压工况。
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