Question

小紅同學(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，小紅和小軍同學(xué)合作利用吸盤設(shè)計(jì)了一個(gè)估測(cè)當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)的實(shí)驗(yàn)方案：
【方案設(shè)計(jì)】
（A）計(jì)算出當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)．
（B）將吸盤四周蘸上水，擠出里面的空氣壓在光滑的水平地面上；
（C）用刻度尺測(cè)出吸盤的直徑D；
（D）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)拉脫吸盤所需拉力大小F．
你認(rèn)為正確的操作順序是（填字母）

BCDA

【評(píng)估交流】
小紅同學(xué)說：我們的實(shí)驗(yàn)原理是

p=

F

S

，操作過程規(guī)范，較方便地估測(cè)出了大氣壓強(qiáng)．
小軍同學(xué)說：在操作中，我發(fā)現(xiàn)存在

裝置的氣密性不好

、

拉力大小很難估測(cè)

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．小紅認(rèn)真思考后，同意了小軍的意見，然后，他們繼續(xù)一起探討如何改進(jìn)方案，盡量減少測(cè)量誤差．
根據(jù)小紅和小軍同學(xué)的實(shí)驗(yàn)記錄及自我評(píng)估情況，請(qǐng)你回答：小紅和小軍測(cè)出的大氣壓強(qiáng)p=

4F

πD2

（用字母表示）；實(shí)驗(yàn)時(shí)小軍同學(xué)將吸盤四周蘸上水，這樣做的目的是

增強(qiáng)裝置的氣密性

；要準(zhǔn)確測(cè)量，應(yīng)該利用課本中介紹的

托里拆利實(shí)驗(yàn)

進(jìn)行測(cè)量，課本上的1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=

1.013×10⁵

Pa．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)壓強(qiáng)的計(jì)算公式p=

F

S

，實(shí)驗(yàn)的主要思路是測(cè)出拉脫吸盤的力F和吸盤的面積S．實(shí)驗(yàn)中，吸盤內(nèi)的空氣不可能完全擠出，估測(cè)也很難保證準(zhǔn)確，這是影響測(cè)量結(jié)果的主要原因，要想準(zhǔn)確測(cè)量，氣壓計(jì)仍是最好的選擇．實(shí)驗(yàn)操作中需要測(cè)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(cè)量的量來表示．
（2）大氣壓的大小最早是由科學(xué)家托里拆利通過實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)出的，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，大氣壓能支持約76cm高的水銀柱，根據(jù)這一結(jié)果，利用液體壓強(qiáng)公式p=ρgh，我們還可以進(jìn)一步算出大氣壓的具體數(shù)值．

解答：解：（1）正確的操作順序是（B）將吸盤四周蘸上水，擠出里面的空氣壓在光滑的水平地面上；
（C）用刻度尺測(cè)出吸盤的直徑D；
（D）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)拉脫吸盤所需拉力大小F．
（A）計(jì)算出當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)．
（2）實(shí)驗(yàn)依據(jù)的原理是壓強(qiáng)的計(jì)算公式p=

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(cè)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=

F

S

=

F

π( D 2 )2

=

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氣體進(jìn)入吸盤，增強(qiáng)裝置的氣密性；
這種方法必竟有較多的不足之處，準(zhǔn)確測(cè)量時(shí)仍需要選擇氣壓計(jì)或應(yīng)該利用課本中介紹的托里拆利實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)量．
p=ρgh=13.6×10³kg/cm³×9.8N/kg×0.76m≈1.013×10⁵Pa；
故答案為：BCDA；p=

F

S

；裝置的氣密性不好；拉力大小很難估測(cè)；

4F

πD2

；增強(qiáng)裝置的氣密性；托里拆利實(shí)驗(yàn)（或氣壓計(jì)等）；1.013×10⁵．

點(diǎn)評(píng)：利用各類吸盤測(cè)量大氣壓，是較為常用的方法，這類方法雖然操作簡(jiǎn)便易行，但測(cè)量時(shí)的準(zhǔn)確度卻較差．對(duì)這種方法的原理、操作要點(diǎn)、誤差分析等都是我們應(yīng)該了解的．