---
title: "U形压差计与气压计互动实验｜Sandbox Physics"
description: "两液面的高度差，量出的是绝对压强还是压差？液面高度差量出两端压差。"
canonical_url: "https://sandboxphysics.com/zh/labs/manometer/"
language: "zh-CN"
page_type: "lab"
alternate_languages:
  en: "https://sandboxphysics.com/labs/manometer/"
last_modified: "2026-10-28"
---

IN04 · 液柱两端的推力

# U形压差计与气压计

**两液面的高度差，量出的是绝对压强还是压差？** 液面高度差量出两端压差。开放端把大气压作为参考，抽空端则提供接近零的参考压力；把参考压力加回来，才能得到待测端的绝对压强。封闭气腔会随液面移动而压缩，参考压力也会改变。

把U管接到大气、封闭气腔或理想真空。拖气源旋钮与高度基准，校零后保存两高度，算出待测压强。

> 交互仿真：在浏览器中打开本页，即可调整参数并运行模型。

模型假设

液体静止且不可压缩，气体按理想气体计算。竖直高度共用一个比例，管径放大，两端口同高。不含气柱重力、毛细压、蒸气压、玻璃热胀及液柱振荡。封闭气腔按体积和温度改变压力。十至三十五摄氏度内，液体密度与充液体积采用明示的教学膨胀系数。校零先于重新连接参考端。每组保存两高度、噪声设定、参考端、温度、密度与差分零点。高度引入的不确定度不包含密度、参考压力与材料模型误差。

已存模拟高度

## 从高度差算出压强

两端压差 $800\,\mathrm{Pa}$

参考端压力 $800\,\mathrm{Pa}$

待测绝对压力 $800\,\mathrm{Pa}$

高度引入的不确定度 $800\,\mathrm{Pa}$

选择已存读数

原始尺读数共用当次保存的基准

| 序号 | 左侧 | 右侧 | 差分零点 | 修正高度差 |
| --- | --- | --- | --- | --- |

校零与参考端来源

$$
p_L=p_R+\rho g\bigl[(r_R-r_L)-b_0\bigr]
$$

等压检查测出两侧读数零偏之差。封闭气腔按已存初始体积、初始绝压和温度计算；当前气腔体积由测得的高度差与液体体积守恒推出。

模型范围与来源

液体静止且不可压缩，气体视为理想气体，两端口同高。十至三十五摄氏度内，液体按固定教学膨胀系数改变密度和体积。校零先断开参考；每次重接气腔，都按二十摄氏度的已知初态重新充气。理想真空参考为零，测压液的蒸气压取零。不计气柱重力、毛细压、管材热胀和液柱振荡。所示高度不确定度合并读数散布、尺分辨率和所存零点均值的不确定度，密度、参考压力及材料模型的不确定度另计。管径放大，竖直高度使用同一比例。

- [AMETEK 压力测量指南，2016，第34–39页](https://www.ametekcalibration.com/-/media/ametekcalibration/download_links/pressure/deadweight%20testers/deadweight-tester-precision-pressure-measurement-guide-us.pdf)
- [OpenStax 大学物理第一册，第14.2节](https://openstax.org/books/university-physics-volume-1/pages/14-2-measuring-pressure)

物理教程

## 液柱比较的是两边的推力

**背景** 气体同时压着两侧液面。沿液柱往下走，压强随深度增加；两边推得不一样，液面便停在不同高度。

**为什么值得理解** 高度差很好读，但要把它变成绝对压强，得先认清另一端接到了哪里。

先抓重点

- **核心问题**: 两液面的高度差，量出的是绝对压强还是压差？
- **一句话直觉**: 液柱先平衡两端压差；参考端再告诉你绝对压力从哪里起算。

### 核心数学模型

#### 沿连通液柱比较压强

$$
p_L-p_R=\rho g(z_R-z_L)
$$

竖直向上为正。左端压得更强，左液面下降，右液面上升。高度统一换成米。

#### 封闭气腔也会回推

$$
\frac{p_R V_R}{T_R}=\frac{p_{R0}V_{R0}}{T_0}
$$

气腔封闭时的体积、绝压和温度已知。液面挤小气腔，参考压力便升高；温度要用开尔文。

#### 从两尺读数扣掉零偏

$$
h=(r_R-r_L)-b_0
$$

两侧共用高度基准。连通两端校零，只能测出两侧零偏之差。

### 常见难点

#### 等高不等于没有压强

**容易误解** 两液面一样高，两边压强就都是零。

**正确理解** 大气可以同样压着两侧液面。两边压力相减为零，各自的绝对压强仍然存在。

### 动手实验

1. 01

   #### 先挪动尺的基准

   拖金色基准线，再保存一组高度。

   **你会看到：** 两侧尺读数一起改变，高度差基本不变；小差异来自最小刻度舍入。

2. 02

   #### 给右端换一个连接

   把金色软管接头从“大气”拖到“封闭气腔”。

   **你会看到：** 右液面上升时挤压气腔，气腔也回推。待测气源不变，高度差却变小。

3. 03

   #### 用真空端量绝压

   选“真空端量绝压”，再把液体改成水型。

   **你会看到：** 高密度液柱能装进这根管；水柱需要十米以上，当前装置无法保存这个超量程读数。

4. 04

   #### 重新找零点

   改变“差分读数零偏”，点“连通两端校零”，再回到“正表压”。

   **你会看到：** 后面的测量采用新零点；早先保存的两高度仍带着当时的标定。

物理结论

读两液面，减差分零偏，再加当时的参考压力。

## 相关实验与文章

物理仪器怎样测量 · 阅读路径

### 物理仪器怎样测量

这条阅读路径里用到本实验的文章，后面跟着它们推荐的其他实验。

1. [文章 **液柱究竟在量哪一边的压强**](https://sandboxphysics.com/zh/stories/instruments/manometer/)

运动与动力系统 · 入门路径

## 从一次下落到一条轨道

先测重力，再分解运动，加入接触力与碰撞，最后把同样的定律带到轨道上。

[从这里开始 → **自由落体与重力测量** 采集几次下落，用相机记录的位置拟合重力加速度；再加入空气阻尼，看拟合结果怎样偏离真值。 观察 · 14 分钟](https://sandboxphysics.com/zh/labs/free-fall/)

1. [1 自由落体与重力测量](https://sandboxphysics.com/zh/labs/free-fall/)
2. [2 抛体飞行设计器](https://sandboxphysics.com/zh/labs/projectile-flight/)
3. [3 斜面与摩擦](https://sandboxphysics.com/zh/labs/inclined-plane/)
4. [4 一维碰撞台](https://sandboxphysics.com/zh/labs/collision-bench/)
5. [5 弹簧振子与周期标定](https://sandboxphysics.com/zh/labs/mass-spring/)
6. [6 轨道是怎样形成的](https://sandboxphysics.com/zh/labs/orbit/)

[查看完整路径 →](https://sandboxphysics.com/zh/topics/mechanics/#starter-path)