Question

2．洋洋同学家的卫生间下水道堵塞了，他爸爸利用吸盘（如图）很快就将下水道疏通了，这使他突然联想到学过的大气压知识，于是，洋洋和瑞瑞同学合作，利用吸盘设计了一个估测大气压强的实验方案 
（1）理顺后的实验方案的次序应该是：ACBD．
A．将吸盘四周沾上水．挤出里面的空气，压在光滑的水平地面上；
B．用刻尺测出吸盘的直径d；
C．用力竖罝向上拉紧吸盘柄，直到吸盘脱离地面，根据经验估计拉脱吸盘 所需的拉力大小．
D．计算出当地大气压强．
（2）本实验的原理是p=$\frac{F}{S}$，虽然在规范的操作过程中，但估测的结果误差较大，其原因是装置的气密性不好和拉力大小很难估测问题．
（3）根据以上实验，请你回答：洋洋和瑞瑞测出的大气压强p=$\frac{4F}{π{D}^{2}}$〔用字母表示）；实验时洋洋同学将吸盘四周沾上水，这样做的目的是防止外面的气体进入吸盘．
（4）要准确测量，应该利用弹簧测力计进行大气压的测量．

Answer 1

分析 根据压强的计算公式，实验的主要思路是测出拉脱吸盘的力F和吸盘的面积S．实验中，吸盘内的空气不可能完全挤出，估测也很难保证准确，这是影响测量结果的主要原因，要想准确测量，气压计仍是最好的选择．实验操作中需要测量的量主要有拉力F和吸盘的直径D，因此，表达式应利用测量的量来表示．

解答 解：（1）正确的操作顺序是：
A、将吸盘四周蘸上水，挤出里面的空气压在光滑的水平地面上；
C．用力竖罝向上拉紧吸盘柄，直到吸盘脱离地面，根据经验估计拉脱吸盘 所需的拉力大小．
B．用刻尺测出吸盘的直径d；
D．计算出当地大气压强；
（2）实验依据的原理是压强的计算公式p=$\frac{F}{S}$．分析操作过程可以看出，操作中吸盘内的气体不可能挤干净，利用估测来得出拉力的大小也有较大偏差；
利用此方法得出的大气压强的表达式为p=$\frac{F}{S}$=$\frac{F}{π（{\frac{D}{2}）}^{2}}$=$\frac{4F}{π{D}^{2}}$；
（3）吸盘与地面之间不可能完全密封，四周沾上水是为了防止外面的气体进入吸盘；
（4）这种方法必竟有较多的不足之处，准确测量时利用弹簧测力计进行大气压的测量．
故答案为：（1）ACBD，
（2）p=$\frac{F}{S}$；装置的气密性不好；拉力大小很难估测；
（3）$\frac{4F}{π{D}^{2}}$；
（4）弹簧测力计．

点评 利用各类吸盘测量大气压，是较为常用的方法，这类方法虽然操作简便易行，但测量时的准确度却较差．对这种方法的原理、操作要点、误差分析等都是我们应该了解的．