Question

16．物理興趣小組的同學(xué)想自己設(shè)計實(shí)驗(yàn)來測量大氣壓強(qiáng)的大小，如圖甲所示，他們將一個帶掛鉤的吸盤緊壓在水平放置的厚玻璃板的下表面，并將一個小桶掛在掛鉤上，向小桶中慢慢加沙，直到被拉下為止．

（1）如圖乙為正確使用天平稱量裝沙小桶的總質(zhì)量時的參數(shù)，則桶和沙的總質(zhì)量m=56g．
（2）如圖丙，用刻度尺測出吸盤的直徑D=15.5mm．
（3）根據(jù)上面測量的物理量，寫出大氣壓的表達(dá)式：p=$\frac{4mg}{π{D}^{2}}$（用m、D、g、π等字母表示）．
（4）同學(xué)們發(fā)現(xiàn)用這種方法測出來的大氣壓的值比實(shí)際值偏�。ㄌ睢捌�大”或“偏小”），其原因是吸盤的空氣沒有完全擠出、吸盤漏氣、有外部空氣進(jìn)入吸盤、吸盤與玻璃板之間有雜質(zhì)等情況下，使測量的拉力偏小．

Answer 1

分析 （1）當(dāng)天平平衡后，物體的質(zhì)量等于砝碼的總質(zhì)量加上游碼在標(biāo)尺上對應(yīng)的刻度；
（2）使用刻度尺測量物體長度時，要觀察是否從0刻度線量起，起始端沒從0開始，要以某一刻度當(dāng)作“0”刻度，讀出末端刻度值，減去前面的刻度即為物體長度，注意刻度尺要估讀到分度值的下一位；
（3）根據(jù)S=πr²求出吸盤的受力面積，根據(jù)F=pS表示出吸盤受到的大氣壓力，吸盤恰好被拉下時，處于平衡狀態(tài)，受到的拉力等于大氣壓力，據(jù)此得出等式即可求出大氣壓強(qiáng)；
（4）吸盤內(nèi)的空氣很難完全被排出，拉動過程中的形變、接觸面有可能帶有雜質(zhì)等因素都會使拉力變小，這樣大氣壓的測量值也會相應(yīng)偏小．

解答 解：
（1）由圖乙可知，砝碼的質(zhì)量為50g+5g=55g，游碼在標(biāo)尺上對應(yīng)的刻度是1g，所以桶和沙的總質(zhì)量m=55g+1g=56g；
（2）由圖丙可知，刻度尺的分度值為1mm，吸盤左側(cè)與2.00cm對齊，右側(cè)在3.5cm和3.6cm之間，估讀為3.55cm，所以吸盤的直徑D=3.55cm-2.00cm=1.55cm=15.5mm；
（3）吸盤的面積S=πr²=π（$\frac{D}{2}$）²=$\frac{π{D}^{2}}{4}$，
由p=$\frac{F}{S}$可得，吸盤受到的大氣壓力：
F=pS=p$\frac{π{D}^{2}}{4}$，
吸盤恰好被拉下時，處于平衡狀態(tài)，受到的拉力等于大氣壓力，
所以，mg=p$\frac{π{D}^{2}}{4}$，
解得：p=$\frac{4mg}{π{D}^{2}}$；
（4）吸盤的空氣沒有完全擠出、吸盤漏氣、有外部空氣進(jìn)入吸盤、吸盤與玻璃板之間有雜質(zhì)等情況下，使用較小的拉力便可將其拉下，拉力小了測得的壓強(qiáng)也會偏�。�
故答案為：
（1）56；
（2）15.5；
（3）$\frac{4mg}{π{D}^{2}}$；
（4）偏��；吸盤的空氣沒有完全擠出、吸盤漏氣、有外部空氣進(jìn)入吸盤、吸盤與玻璃板之間有雜質(zhì)等情況下，使測量的拉力偏�。�

點(diǎn)評 這是一個較簡便實(shí)用的測大氣壓值的方法，把握好實(shí)驗(yàn)的原理運(yùn)用我們學(xué)過的壓強(qiáng)公式就可以輕松得出結(jié)果．不過要注意這個結(jié)果可不會太準(zhǔn)，一般會偏小的．