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(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，用一個(gè)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(zhì)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(jì)的示數(shù)為1.0x10⁵Pa，吸盤直徑均為2cm（為方便計(jì)算π取3）．曉彤測出吸盤脫落時(shí)水桶及水的質(zhì)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(xué)所測大氣壓值與水銀氣壓計(jì)的示數(shù)不同的原因．
（3）若沒有人體秤，請你在實(shí)驗(yàn)室找到其他工具設(shè)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(qiáng)時(shí)需要測量的物理量；
（2）利用平衡力法求出吸盤脫落時(shí)的大氣壓的壓強(qiáng)；根據(jù)與吸盤脫落時(shí)與水桶及水的總重力相平衡的吸盤內(nèi)外的氣壓壓力差分析；
（3）若沒有人體秤，結(jié)合實(shí)驗(yàn)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(qiáng)．
（2）由于吸盤受水桶及水的總重力的作用，則吸盤脫落時(shí)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(shí)驗(yàn)中是根據(jù)吸盤內(nèi)的空氣時(shí)測量的，若偏小則是由于曉彤實(shí)驗(yàn)中沒有將吸盤內(nèi)的空氣完全排出；吸盤內(nèi)的空氣產(chǎn)生了向下的壓力．
或者，小雪實(shí)驗(yàn)中由于在吸盤即將脫落時(shí)加水過快，導(dǎo)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(jì)測出桶重；
②在桶中加鉤碼，至通快脫落時(shí)，再加適量的水，（用量筒、彈簧測力計(jì)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(jì)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(qiáng)．
（2）8×10⁴；
由于曉彤實(shí)驗(yàn)中沒有將吸盤內(nèi)的空氣完全排出．
或者，小雪實(shí)驗(yàn)中由于在吸盤即將脫落時(shí)加水過快，導(dǎo)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(jì)測出桶重；
②在桶中加鉤碼，至通快脫落時(shí)，再加適量的水，（用量筒、彈簧測力計(jì)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(jì)測總重．

點(diǎn)評(píng) 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(shí)值存在一定的差異．