Question

（2010?江寧區(qū)二模）在一個(gè)晴朗周六，某物理興趣小組的同學(xué)想探究大氣壓強(qiáng)的大小，他們拿來一個(gè)帶掛鉤的吸盤，將吸盤緊壓在厚玻璃板的下表面，用一個(gè)可裝細(xì)沙的購物袋（質(zhì)量不計(jì)）掛在掛鉤下．如圖所示，向袋里逐漸注入細(xì)沙直至吸盤被拉下來，由此可得到大氣壓的大小．
（1）本實(shí)驗(yàn)主要的測量器材：

彈簧測力計(jì)（天平、案秤、臺秤）、刻度尺

；
（2）需要直接測量的物理量：

細(xì)沙受到的重力G（細(xì)沙的質(zhì)量m）、吸盤的直徑D（吸盤的半徑r）

；
（3）大氣壓的表達(dá)式P=

4G

πD2

（

4mg

πD2

、

G

πr2

）

；
（4）他們測出的大氣壓為0.8×10⁵Pa，為了判斷測量結(jié)果是否準(zhǔn)確，他們獲知做實(shí)驗(yàn)時(shí)的大氣壓值為1.01×10⁵Pa，請你分析實(shí)驗(yàn)中可能存在的問題是：

吸盤中的空氣沒有完全被擠出

．

Answer 1

分析：（1）本實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)原理是利用公式p=

F

S

來求取大氣壓的大小，重物剛好拉下吸盤的力就是大氣壓給予吸盤的壓力，而作用面積S則是吸盤的面積，所以彈簧測力計(jì)與刻度尺就是必不可少的了；
（2）兩樣測量器材用來測量兩個(gè)重要的量，所掛物體的總重就是拉力F，吸盤的直徑用來求它的面積；
（3）表達(dá)要利用公式將其推導(dǎo)到我們所測的量上去，即用G（或質(zhì)量m）表示拉力F，用直徑D（或半徑r）表示面積；
（4）測量值偏小是這種方法常見的問題，主要還應(yīng)從接觸面能否充分接觸的角度去分析．

解答：解：（1）從原理分析，選擇的測量器材為：彈簧測力計(jì)（天平、案秤、臺秤），刻度尺；
（2）彈簧測力計(jì)直接測細(xì)沙受到的重力G（細(xì)沙的質(zhì)量m），刻度尺可以直接測吸盤的直徑D（吸盤的半徑r）；
（3）從公式入手推導(dǎo)出表達(dá)式p=

F

S

=

G

πr2

=

G

π( D 2 )2

=

4G

πD2

；（同理也可以推導(dǎo)出

4mg

πD2

、

G

πr2

）；
（4）吸盤中的空氣沒有完全被擠出；接觸面沒有處理干凈；吸盤與玻璃板接觸不緊密；存在漏氣現(xiàn)象等．
故答案為：（1）彈簧測力計(jì)（天平、案秤、臺秤）、刻度尺；
（2）細(xì)沙受到的重力G（細(xì)沙的質(zhì)量m）、吸盤的直徑D（吸盤的半徑r）；
（3）

4G

πD2

（

4mg

πD2

、

G

πr2

）；
（4）吸盤中的空氣沒有完全被擠出．

點(diǎn)評：這是一種常見的測量大氣壓的方法，但只適合粗略測量．器材簡單、操作易行，但表達(dá)式的推導(dǎo)則需從公式入手耐心細(xì)致，這也是該實(shí)驗(yàn)的實(shí)質(zhì)所在．