Question

18．物理興趣小組的同學(xué)想探究大氣壓強的大小，他們拿來一個帶掛鉤的圓形吸盤，將吸盤緊壓在厚玻璃板的下表面，用一個可裝細沙的購物袋（質(zhì)量不計）掛在掛鉤下．如圖所示，向袋里緩慢注入細沙至吸盤被拉下來，由此可得到大氣壓的大小．
（1）本實驗所需的測量儀器：彈簧測力計（天平、案秤、臺秤）、刻度尺．
（2）需要直接測量的物理量：細沙受到的重力G（細沙的質(zhì)量m）、吸盤的直徑D（吸盤的半徑r）．
（3）大氣壓的表達式：p=$\frac{4G}{π{D}^{2}}$．
（4）如果測出的大氣壓僅有0.8×10⁵Pa，實驗中可能存在的問題是（寫出一條即可）吸盤中的空氣沒有完全被擠出．

Answer 1

分析 （1）本實驗的設(shè)計原理是利用公式p=$\frac{F}{S}$來求取大氣壓的大小，重物剛好拉下吸盤的力就是大氣壓給予吸盤的壓力，而作用面積S則是吸盤的面積，所以彈簧測力計與刻度尺就是必不可少的了；
（2）兩樣測量器材用來測量兩個重要的量，所掛物體的總重就是拉力F，吸盤的直徑用來求它的面積；
（3）表達要利用公式將其推導(dǎo)到我們所測的量上去，即用G（或質(zhì)量m）表示拉力F，用直徑D（或半徑r）表示面積；
（4）測量值偏小是這種方法常見的問題，主要還應(yīng)從接觸面能否充分接觸的角度去分析．

解答 解：（1）從原理分析，選擇的測量器材為：彈簧測力計（天平、案秤、臺秤），刻度尺；
（2）彈簧測力計直接測細沙受到的重力G（細沙的質(zhì)量m），刻度尺可以直接測吸盤的直徑D（吸盤的半徑r）；
（3）從公式入手推導(dǎo)出表達式p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{\frac{1}{4}π{D}^{2}}$=$\frac{4G}{π{D}^{2}}$；（同理也可以推導(dǎo)出p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{π{r}^{2}}$=$\frac{mg}{π{r}^{2}}$）；
（4）如果測出的大氣壓僅為0.8×10⁵Pa，實驗中可能存在的問題是：吸盤中的空氣沒有完全被擠出；接觸面沒有處理干凈；吸盤與玻璃板接觸不緊密；存在漏氣現(xiàn)象等．
故答案為：（1）彈簧測力計（天平、案秤、臺秤）、刻度尺；
（2）細沙受到的重力G（細沙的質(zhì)量m）、吸盤的直徑D（吸盤的半徑r）；
（3）p=$\frac{4G}{π{D}^{2}}$（或p=$\frac{G}{π{r}^{2}}$，p=$\frac{mg}{π{r}^{2}}$）；
（4）吸盤中的空氣沒有完全被擠出；接觸面沒有處理干凈；吸盤與玻璃板接觸不緊密；存在漏氣現(xiàn)象等．

點評 這是一種常見的測量大氣壓的方法，但只適合粗略測量．器材簡單、操作易行，但表達式的推導(dǎo)則需從公式入手耐心細致，這也是該實驗的實質(zhì)所在．