Question

17．為了估測大氣壓究竟有多大，曉彤和小雪正在用如圖所示的裝置按如下步驟進行分組實驗，用一個水桶向吸盤下的水桶中注水，至吸盤從水平光滑的水平板上脫落為止．器材還有測人質量的人體秤，刻度尺及三角板．
（1）請你利用上述器材測量大氣壓的思路．
（2）曉彤和小雪在測量過程中觀察到，水銀氣壓計的示數(shù)為1.0x10⁵Pa，吸盤直徑均為2cm（為方便計算π取3）．曉彤測出吸盤脫落時水桶及水的質量為2.4kg，則曉彤測出的大氣壓值為8×10⁴ Pa．小雪用該方法測出的大氣壓值為1.1×10⁵ Pa，試分析兩位同學所測大氣壓值與水銀氣壓計的示數(shù)不同的原因．
（3）若沒有人體秤，請你在實驗室找到其他工具設法測出桶及水的總重．（寫出一種即可）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)p=$\frac{F}{S}$可知測量壓強時需要測量的物理量；
（2）利用平衡力法求出吸盤脫落時的大氣壓的壓強；根據(jù)與吸盤脫落時與水桶及水的總重力相平衡的吸盤內外的氣壓壓力差分析；
（3）若沒有人體秤，結合實驗室里其他的測量工具間接測量出桶及水的總重．

解答 解：（1）根據(jù)p=$\frac{F}{S}$可知，只要分別測出壓力及受力面積，即可求出壓強．
（2）由于吸盤受水桶及水的總重力的作用，則吸盤脫落時大氣壓的壓力與水桶及水的總重力相平衡，
則F=G=mg=2.4kg×10N/kg=24N，S=$\frac{1}{4}$πD²=$\frac{1}{4}$×3×（2cm）²=3cm²=3×10^-4m²，
則大氣壓p=$\frac{F}{S}$=$\frac{24N}{3×{10}^{-4}{m}^{2}}$=8×10⁴pa；
曉彤實驗中是根據(jù)吸盤內的空氣時測量的，若偏小則是由于曉彤實驗中沒有將吸盤內的空氣完全排出；吸盤內的空氣產生了向下的壓力．
或者，小雪實驗中由于在吸盤即將脫落時加水過快，導致水桶里加的水偏多；
（3）①用量筒測出水的體積算出水重，再用彈簧測力計測出桶重；
②在桶中加鉤碼，至通快脫落時，再加適量的水，（用量筒、彈簧測力計測出水重、桶重，即可解決總重）
③用杠桿（或滑輪組）及彈簧測力計測總重．
答：（1）根據(jù)p=$\frac{F}{S}$可知，只要分別測出壓力及受力面積，即可求出壓強．
（2）8×10⁴；
由于曉彤實驗中沒有將吸盤內的空氣完全排出．
或者，小雪實驗中由于在吸盤即將脫落時加水過快，導致水桶里加的水偏多；
（3）①用量筒測出水的體積算出水重，再用彈簧測力計測出桶重；
②在桶中加鉤碼，至通快脫落時，再加適量的水，（用量筒、彈簧測力計測出水重、桶重，即可解決總重）
③用杠桿（或滑輪組）及彈簧測力計測總重．

點評 本題考查大氣壓的測量，大氣壓的測量一般采用平衡法，來間接獲得大氣壓的數(shù)值，題目中的方法可行，但與大氣壓的真實值存在一定的差異．