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1对于“试管旅行”实验的“世纪之争”
[TP6CW27。TIF，Y#]
小试管上升实验，也被称之为“试管旅行”实验，即在一端封闭的玻璃管内注满水，再把一只外径比玻璃管内径略小的试管底朝下插入水中，然后把玻璃管竖直倒置，小试管非但不会落下来，而且将一直上升到顶端。如图1（a）所示。
在中学物理教学中通常被用来作为大气压强的演示实验，而关于这个小实验的物理解释却存在不小的争议，大致分为“压强说”与“浮力说”两种观点，《物理通报》杂志在1997年第6期至1998年第3期之间发表数篇讨论文章，将这一问题广泛铺开，引起了大家的热烈讨论，而《物理教师》杂志也曾于1999年发表一篇文章进行观点阐述，此后，由人民教育出版社2003年出版的，教育部教学仪器研究所主编的《高中物理课外实验》也收录了这一问题并进行探讨。对于同一物理现象的不同解释在物理研究过程中十分常见，笔者在进行相关实验探究及分析后系统地进行了影响小试管上升的因素分析与解释。
2分析与解释
2。1小试管上升需满足极限高度
如图1（a），对小试管进行受力分析：竖直向下的重力G，水对小试管顶部外壁向下的压力F1=pS （p为小试管顶部外壁所受的平均压强，S为小试管横截面积），作用在小试管内壁向上的大气压力F2=p0S，小试管上升与否决定于这三个力的合力。若开始时小试管插入玻璃管水中的深度为h，那么，只要水是静止或者流速很小，可以认为这时大气压强在水中传递的过程中压强的大小不变，而且各向同性。则
[JZ]F[WB]=F2-F1-G=p0S-（p0-ρgh）S-G[DW]=ρghS-G，
即：F=[SX（]G[]ρgs[SX）]时，小试管悬停在玻璃管中；
h>[SX（]G[]ρgS[SX）]时，小试管上升，可以完成该实验；
h<[SX（]G[]ρgS[SX）]时，小试管下落，不能完成该实验。
在经过精确的实验计算后，理论与实际相符合。
2。2小试管反转180°后下落
如图实验1（b），与实验1（a）的不同之处是小试管的方向转了180°，前者底面朝上，在玻璃管下端面上部；后者试管底面与玻璃管下端面处于同一平面；对于小试管来说，底面下方受大气压的作用，上方是水，实验结果是小试管不但不上升，反而掉了下来。
笔者认为，实验1（b）中，小试管开口处与玻璃管内液体是统一体，在对图1（a）的分析中，我们已经得出结论：
h<[SX（]G[]ρgS[SX）]时，小试管下落，不能完成该实验。
而实验（b）中，h=0满足上述条件，故小试管下落，不能顺利完成实验。
2。3小试管装满水，仍会下落
如图实验1（c），把小试管里装满水，用小软木塞塞住试管口，然后按照实验1（a）那样重新做实验，不同之处仅为小试管的重力增加了水管中水受的重力，实验结果为小试管掉落。
笔者认为：此时小试管的底部完全浸没在液体中，试管内部液体会对试管壁有压强的作用，则满足
G′=G G水，
[JZ]F=F2-F1-G′=ρgS（h2-h1）-G′，
其中ρgS（h2-h1）>G′′，即F<0；
所以小试管掉落，实验不能完成，不能照搬大气压强关系强行解释。
2。4小试管装部分水，满足浮沉条件
类似图1（c），将小试管中装入部分水，然后用软木塞塞住，重复实验三，实验现象为：小试管会随着装入水量的多少呈现上升，悬停，下降的情况。
笔者认为，本次实验中，玻璃管是否倒置对实验结果已经不构成影响，且小试管完全浸没在液体中，内部构成封闭空间，完全可以按照浮沉条件进行分析，如果就此认为是“浮力说”的证据，坚持将其归为“压强说”的反例，笔者认为有失公允。
因为[JZ]G′=G G水=G ρgh水S，
[JZ]F浮=ρgV排=ρghS，具体关系就不再详细列出。
有关小试管上升实验的分析与讨论仍在进行，而这种讨论既会影响学生对于客观事物本质的判断，又会激发学生对于事物本质的渴求与钻研。能够正确地引导学生对物理现象进行合理的解释是教师的职责，能够利用经典实验进行课堂教学与研究题目也是课外实验的功用所在。
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小试管上升实验，也被称之为“试管旅行”实验，即在一端封闭的玻璃管内注满水，再把一只外径比玻璃管内径略小的试管底朝下插入水中，然后把玻璃管竖直倒置，小试管非但不会落下来，而且将一直上升到顶端。如图1（a）所示。
在中学物理教学中通常被用来作为大气压强的演示实验，而关于这个小实验的物理解释却存在不小的争议，大致分为“压强说”与“浮力说”两种观点，《物理通报》杂志在1997年第6期至1998年第3期之间发表数篇讨论文章，将这一问题广泛铺开，引起了大家的热烈讨论，而《物理教师》杂志也曾于1999年发表一篇文章进行观点阐述，此后，由人民教育出版社2003年出版的，教育部教学仪器研究所主编的《高中物理课外实验》也收录了这一问题并进行探讨。对于同一物理现象的不同解释在物理研究过程中十分常见，笔者在进行相关实验探究及分析后系统地进行了影响小试管上升的因素分析与解释。
2分析与解释
2。1小试管上升需满足极限高度
如图1（a），对小试管进行受力分析：竖直向下的重力G，水对小试管顶部外壁向下的压力F1=pS （p为小试管顶部外壁所受的平均压强，S为小试管横截面积），作用在小试管内壁向上的大气压力F2=p0S，小试管上升与否决定于这三个力的合力。若开始时小试管插入玻璃管水中的深度为h，那么，只要水是静止或者流速很小，可以认为这时大气压强在水中传递的过程中压强的大小不变，而且各向同性。则
[JZ]F[WB]=F2-F1-G=p0S-（p0-ρgh）S-G[DW]=ρghS-G，
即：F=[SX（]G[]ρgs[SX）]时，小试管悬停在玻璃管中；
h>[SX（]G[]ρgS[SX）]时，小试管上升，可以完成该实验；
h<[SX（]G[]ρgS[SX）]时，小试管下落，不能完成该实验。
在经过精确的实验计算后，理论与实际相符合。
2。2小试管反转180°后下落
如图实验1（b），与实验1（a）的不同之处是小试管的方向转了180°，前者底面朝上，在玻璃管下端面上部；后者试管底面与玻璃管下端面处于同一平面；对于小试管来说，底面下方受大气压的作用，上方是水，实验结果是小试管不但不上升，反而掉了下来。
笔者认为，实验1（b）中，小试管开口处与玻璃管内液体是统一体，在对图1（a）的分析中，我们已经得出结论：
h<[SX（]G[]ρgS[SX）]时，小试管下落，不能完成该实验。
而实验（b）中，h=0满足上述条件，故小试管下落，不能顺利完成实验。
2。3小试管装满水，仍会下落
如图实验1（c），把小试管里装满水，用小软木塞塞住试管口，然后按照实验1（a）那样重新做实验，不同之处仅为小试管的重力增加了水管中水受的重力，实验结果为小试管掉落。
笔者认为：此时小试管的底部完全浸没在液体中，试管内部液体会对试管壁有压强的作用，则满足
G′=G G水，
[JZ]F=F2-F1-G′=ρgS（h2-h1）-G′，
其中ρgS（h2-h1）>G′′，即F<0；
所以小试管掉落，实验不能完成，不能照搬大气压强关系强行解释。
2。4小试管装部分水，满足浮沉条件
类似图1（c），将小试管中装入部分水，然后用软木塞塞住，重复实验三，实验现象为：小试管会随着装入水量的多少呈现上升，悬停，下降的情况。
笔者认为，本次实验中，玻璃管是否倒置对实验结果已经不构成影响，且小试管完全浸没在液体中，内部构成封闭空间，完全可以按照浮沉条件进行分析，如果就此认为是“浮力说”的证据，坚持将其归为“压强说”的反例，笔者认为有失公允。
因为[JZ]G′=G G水=G ρgh水S，
[JZ]F浮=ρgV排=ρghS，具体关系就不再详细列出。
有关小试管上升实验的分析与讨论仍在进行，而这种讨论既会影响学生对于客观事物本质的判断，又会激发学生对于事物本质的渴求与钻研。能够正确地引导学生对物理现象进行合理的解释是教师的职责，能够利用经典实验进行课堂教学与研究题目也是课外实验的功用所在。