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　　现在中学物理教科书关于液体内部压强的教法是误导人的

　　作者：dir

　　近来辅导初中生物理，发现现在中学物理教科书中液体内部压强的概念的讲
法是有问题的。北师大版的教科书（人教版的类似）是这样说的，液体内部压强
是由于重力造成液体内部挤压所致；然后接受一个实验事实：在水平方向上液体
各处的压强相等；最后推导出液体内部压强公式。

　　液体内部压强是由于重力造成这种说法是误导学生的，如果不是完全错误的
话。误导之处在于：没有重力，液体内部就没有压强。这容易让学生以为液体压
强是重力的副产品。如果是这样，帕斯卡裂捅实验现象就很不好理解：桶内压强
怎么会大于桶底对地面的压强呢？后者应该是重力的总结果啊。当然，实际上要
用水平方向压强相等来理解这件事。但是这样的理解并不真正令人清晰。另外教
材对液体压强公式的理解也有问题，虽然不是实质性的。

　　我认为现在教科书中的讲法看上去简单实用，却漏掉了本质。

　　液体内部有压强是指在液体内部的任何一处都可以有挤压，其中每一小块儿
液体的表面都受到一定的压力。这里讨论的液体是所谓理想的液体，即它可以不
费力就能形变、没有粘滞性、不可压缩。实际液体的性质和此偏离不远，其实水
就很接近理想的状况。考虑静止的液体。由于上述性质，静止液体内部某一点受
到来自各个方向的压强，且这些压强都相等。中学教科书关于这一点是用测量结
果来讲的。这没有问题，因为依靠液体的性质来推理有些抽象，也不必要。

　　关键是液体内部的压强是怎样产生的？只要你有法子挤压液体，液体内部就
会产生压强。比如一个密封的水桶，上面开一个小孔，桶里盛满水。你可以从小
孔用嘴往里吹；也可以加一个活塞往里推压该活塞。这都可以让液体内部产生压
强，不一定需要重力。利用重力只是产生压强一种方法。从简单的物理推论我们
就知道，在不考虑重力时，静止液体内部每一点的压强都相等。以上面的密封水
桶为例，当在小孔处对液体施加一个压强时，液体内部每一点都会产生相等的压
强。

　　液体内部压强的等值传递是液体压强的本质，也是压强概念对液体状态描述
有用的原因。重复一遍，当你在液体表面施加一个压强时，静止液体内部的每一
点都产生一个相等的压强。这也叫做帕斯卡定律。水压机就是利用这个性质工作
的。也正是压强相等传递这个性质给出水压机省力不省功的结论。

　　但是这些关于液体内部压强的物理概念和重力没有关系。利用重力只是产生
压强的一种方法。在实际情形下，我们总是在有重力的环境里生活。在有重力的
环境里，简单的物理分析就让我们知道，在液体内部高度相差为 h 的两个液面
上的压强差为：液体密度 乘以 重力加速度 乘以 高度h。

　　如果在上面的水桶的小孔处密封地连接一根水管，水管可以任意细，但要足
够高。在管中加满水后，水桶破裂了。这就是帕斯卡裂桶实验。该实验令人惊奇
之处不在于液体压强和液面的高度相关，而在于压强的等值传递，从而效果被放
大。当然，功是相等的，并没有放大。

　　现在中学教材这一部分一直没讲清楚可以这样理解。对于基本的物理来说，
液体及其内部压强并不是一个重要课题，从事基础物理研究和教学的人未必都对
它有深入的理解，而教科书往往就是从事基础物理教学的人编写的。我想真正研
究液体物理应用的人，如液压专家，就不会这样教液体内部压强。我在重新理解
液体内部压强时参考了《费曼物理学讲义》第二卷40-1章节。上面我的有些话说
的并不严格，但是真正懂的人应该不会产生歧义理解。 

　　总结一下，液体压强的本质特性是：（一）和重力没有本质联系，（二）等
值传递。这两点现在中学课本均未讲或未讲透。建议修改教科书中液体压强的内
容，主要讲帕斯卡定律和水压机，把考虑重力的情况作为一个特例。

(XYS20130707)

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