Question

1．洋洋同學(xué)家的衛(wèi)生間下水道堵塞了，他爸爸利用吸盤很快就將下水道疏通了，如圖所示，為此他突然聯(lián)想到所學(xué)過的大氣壓知識，于是，洋洋和瑞瑞同學(xué)合作利用吸盤設(shè)計了一個估測大氣壓強(qiáng)的實驗方案
【方案設(shè)計】
（1）用刻度尺測出吸盤的直徑D；
（2）將吸盤四周沾上水，擠出里面的空氣壓在光滑的水平地面上；
（3）用力豎直往上拉吸盤柄，直到吸盤脫離地面，根據(jù)經(jīng)驗估測拉托吸盤所需拉力的大小F；
（4）計算出當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)
【評估交流】
洋洋同學(xué)說：我們的實驗原理是p=$\frac{F}{S}$，操作過程規(guī)范，較方便地估測出了大氣壓強(qiáng)．
瑞瑞同學(xué)說：在操作過程中，我發(fā)現(xiàn)存在空氣沒有完全排盡、拉脫所需力的大小估測偏差大的問題，盡管我的操作規(guī)范，但估測的結(jié)果誤差較大，洋洋認(rèn)真思考后，同意了瑞瑞的意見，然后，他們繼續(xù)一起探討如何改進(jìn)方案，盡量減少測量誤差．
根據(jù)洋洋和瑞瑞同學(xué)的實驗記錄及自我評估情況，請你回答，洋洋和瑞瑞測出的大氣壓強(qiáng)P=$\frac{4F}{π{D}^{2}}$（用字母表示）；實驗時洋洋同學(xué)將吸盤四周沾上水，這樣做的目的是防止外面的氣體進(jìn)入吸盤．要準(zhǔn)確測量，應(yīng)該利用課本中介紹的氣壓計（托里拆利實驗）進(jìn)行測量．

Answer 1

分析 根據(jù)壓強(qiáng)的計算公式p=$\frac{F}{S}$，實驗的主要思路是測出拉脫吸盤的力F和吸盤的面積S．實驗中，吸盤內(nèi)的空氣不可能完全擠出，估測也很難保證準(zhǔn)確，這是影響測量結(jié)果的主要原因，要想準(zhǔn)確測量，氣壓計仍是最好的選擇．實驗操作中需要測量的量主要有拉力F和吸盤的直徑D，因此，表達(dá)式應(yīng)利用測量的量來表示．

解答 解：實驗依據(jù)的原理是壓強(qiáng)的計算公式p=$\frac{F}{S}$．分析操作過程可以看出，操作中吸盤內(nèi)的氣體不可能擠干凈，利用估測來得出拉力的大小也有較大偏差；
利用此方法得出的大氣壓強(qiáng)的表達(dá)式為p=$\frac{F}{S}$=$\frac{F}{{π（\frac{D}{2}）}^{2}}$=$\frac{4F}{π{D}^{2}}$；
吸盤與地面之間不可能完全密封，四周沾上水是為了防止外面的氣體進(jìn)入吸盤；
這種方法必竟有較多的不足之處，準(zhǔn)確測量時仍需要選擇氣壓計．
故答案為：p=$\frac{F}{S}$；空氣沒有完全排盡；拉脫所需力的大小估測偏差大；
$\frac{4F}{π{D}^{2}}$；防止外面的氣體進(jìn)入吸盤，氣壓計（或托里拆利實驗）．

點評 利用各類吸盤測量大氣壓，是較為常用的方法，這類方法雖然操作簡便易行，但測量時的準(zhǔn)確度卻較差．對這種方法的原理、操作要點、誤差分析等都是我們應(yīng)該了解的．