Question

1．洋洋同学家的卫生间下水道堵塞了，他爸爸利用吸盘很快就将下水道疏通了，如图所示，为此他突然联想到所学过的大气压知识，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
【方案设计】
（1）用刻度尺测出吸盘的直径D；
（2）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；
（3）用力竖直往上拉吸盘柄，直到吸盘脱离地面，根据经验估测拉托吸盘所需拉力的大小F；
（4）计算出当地大气压强
【评估交流】
洋洋同学说：我们的实验原理是p=$\frac{F}{S}$，操作过程规范，较方便地估测出了大气压强．
瑞瑞同学说：在操作过程中，我发现存在空气没有完全排尽、拉脱所需力的大小估测偏差大的问题，尽管我的操作规范，但估测的结果误差较大，洋洋认真思考后，同意了瑞瑞的意见，然后，他们继续一起探讨如何改进方案，尽量减少测量误差．
根据洋洋和瑞瑞同学的实验记录及自我评估情况，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．要准确测量，应该利用课本中介绍的气压计（托里拆利实验）进行测量．

Answer 1

分析 根据压强的计算公式p=$\frac{F}{S}$，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：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=$\frac{F}{S}$=$\frac{F}{{π（\frac{D}{2}）}^{2}}$=$\frac{4F}{π{D}^{2}}$；
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；
这种方法必竟有较多的不足之处，准确测量时仍需要选择气压计．
故答案为：p=$\frac{F}{S}$；空气没有完全排尽；拉脱所需力的大小估测偏差大；
$\frac{4F}{π{D}^{2}}$；防止外面的气体进入吸盘，气压计（或托里拆利实验）．

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．