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3.晓宇设计了用吸盘测量大气压值得实验,请帮助晓宇做好以下工作
(1)请补充完整该实验相关步骤:
①如图所示,将蘸水的塑料吸盘压在光滑的水平板上,挤出里面的空气;
②用小桶通过细绳与吸盘挂钩相连接,向小桶中缓慢注入细沙,直到恰好脱离板面;
③用天平测出细沙和小桶的质量M;
④用刻度尺测量塑料吸盘的半径r;
⑤大气压强表达式为:p=$\frac{Mg}{π{r}^{2}}$.
(2)本实验存在误差的原因是(写出两个)
①吸盘内有空气;②测量塑料吸盘的半径r有误差.
(3)晓宇和同学决定对这个实验进行改进,找来约12m长的透明细软橡胶管、水盆、足够长的卷尺、细绳、铁夹及足量的水,用这些器材测出了当天的大气压值,请你简述实验过程及所需测量的物理量并写出大气压强的表达式.

分析 (1)把塑料吸盘按压在光滑水平的玻璃板上,挤出塑料吸盘内的空气,则吸盘在外界大气压的作用下被紧压在玻璃板上.而装有适量细砂的小桶挂在吸盘的塑料挂钩上,小桶对吸盘有个向下的拉力,在不计塑料挂钩的质量的情况下,要使吸盘脱离玻璃板,小桶对吸盘的拉力应等于大气压对吸盘的压力.
(2)吸盘内有空气;吸盘及挂钩、细绳的重量;测量吸盘的直径误差较大;
(3)根据p=ρgh设计实验,注意大气压能支持10m高的水柱.

解答 解:(1)④用刻度尺测量塑料吸盘的半径r,利用S=πr2求得测量塑料吸盘的半径r;则F=G=mg.p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{S}$=$\frac{Mg}{π{r}^{2}}$;
⑤吸盘脱离玻璃板时,小桶对吸盘的拉力(即桶和细砂的重力)等于大气压对吸盘的压力,
(2)吸盘内有空气;吸盘及挂钩、细绳的重量;测量吸盘的直径误差较大;测量了吸盘的外径;吸盘受到大气压强的面积不同;桶和注入细沙的重量大于吸盘所受大气压力;吸盘脱离水平板后还有少许细沙注入等原因;
(3)①将橡胶管注满水,用两个铁夹夹紧橡胶管的两端,一端浸没于装有水的水盆中,另一端用细绳提至10m以上高处;
②松开橡皮管底部的铁夹,待橡皮管内水面下降至静止时,用卷尺测出水盆内水面至水柱上表面的竖直高度,计为h;
③表达式:p=ρgh.
故答案为:(1)④测量塑料吸盘的半径r;⑤p=$\frac{Mg}{π{r}^{2}}$;(2)吸盘内有空气;测量塑料吸盘的半径r有误差;(3)见解答部分.

点评 本题属于探究型实验,是课本知识的创新实验,解题的关键在于弄清实验的原理、方法以及注意事项,是培养学生创新能力的好题.

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时间/min0246810121416182022
温度/℃420-2-4-6-6-6-6-6-8
状 态固、液固、液固、液固、液
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(3)由上表可知此混合液属于晶体(选填“晶体”或“非晶体”);
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