Question

【題目】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(shí)，于是，洋洋和瑞瑞同學(xué)合作利用吸盤設(shè)計(jì)了一個(gè)估測(cè)大氣壓強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)方案。

【方案設(shè)計(jì)】

(1)用刻度尺測(cè)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(yàn)估測(cè)拉脫吸盤所需拉力的大小F；

(4)計(jì)算出當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)。

【評(píng)估交流】

洋洋同學(xué)說(shuō)：我們的實(shí)驗(yàn)原理是________，操作過程規(guī)范，較方便地估測(cè)出了大氣壓強(qiáng)。瑞瑞同學(xué)說(shuō)：在操作過程中，我發(fā)現(xiàn)存在_____________________

__________________、__________________________等問題，盡管我們的操作規(guī)范，但估測(cè)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，盡量減小測(cè)量誤差。

根據(jù)洋洋和瑞瑞同學(xué)的實(shí)驗(yàn)記錄及自我評(píng)估情況可知，測(cè)出的大氣壓強(qiáng)p＝________(用字母表示)；實(shí)驗(yàn)時(shí)洋洋同學(xué)將吸盤四周沾上水，這樣做的目的是__________________________。

Answer 1

【答案】 p＝F/S 吸盤中的氣體擠不干凈(不是真空) 拉脫吸盤所需力的大小估測(cè)不準(zhǔn) 4F/πD2 防止外面的氣體進(jìn)入吸盤 略

【解析】解答：(1)利用吸盤測(cè)量大氣壓的實(shí)驗(yàn)原理是壓強(qiáng)定義式p=F/S；根據(jù)題中的操作過程可知，吸盤內(nèi)的空氣沒有完全排盡、估測(cè)拉脫吸盤所需拉力時(shí)誤差較大，都會(huì)影響最終的測(cè)量結(jié)果；用刻度尺測(cè)出吸盤的直徑D,其半徑為r=1/2D,面積為S=πr2=π(1/2D)2=1/4πD2，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估測(cè)拉脫吸盤所需拉力大小F，即為大氣對(duì)吸盤的壓力，利用此方法測(cè)出的大氣壓強(qiáng)的表達(dá)式為：p=F/S=F/1/4πD2=4F/πD2；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空氣進(jìn)入吸盤對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響；若外面的空氣進(jìn)入吸盤，則外界大氣壓力和內(nèi)部空氣壓力會(huì)抵消一部分，使得測(cè)出的拉力偏小，測(cè)得的大氣壓偏小。