Question

在寒冷的冬天，小芳同学放学回家帮妈妈煮饭时发现一个奇妙的现象：她把很热的锅盖放在光滑的灶台上，如图所示，过了一段时间，她想再次拿起锅盖时很费劲．这种现象激发了小芳的思考：为什么热了之后拿起很轻的锅盖却很费劲，而没有经过加热却不怎么用力呢？她上网查资料得知：一定质量的气体，在体积不变时，温度越高，压强越

越大

．小芳猜想自己经历的现象原因是：加热后的锅盖放在光滑的灶台上，锅盖里面的气体质量不变，体积不变，过一段时间后，温度降低，使锅盖内的气体压强

降低

，锅盖外面的大气压把锅盖紧紧压住．
如果你是小芳，请你设计实验的方案进行研究：是否很热的锅盖放在光滑的灶台上一段时间后，锅盖内的气压减小，锅内外的压强差把它紧紧压住？请写出你所需要的实验器材、实验步骤和分析论证．
小芳想进一步测量锅盖冷却2分钟后内部气体的气压值的大小，她找来气压计、弹簧测力计、刻度尺、细线．请你帮小芳用以上器材测量锅盖内的气体气压的值．

Answer 1

分析：（1）分析表中数据，在封闭的气体体积不变，气体的压强与温度变化成正比；一定质量的气体压强会随温度的升高而增大，随温度的减小而变小．
（2）因锅内外的压强差会锅盖紧紧压住，所以设计一个比较提起锅盖时所用的拉力大小的实验，然后分析拉力是否变化即可．
（3）锅盖内部气体的气压减小，会使向上提起锅盖的提力增加，只要测出刚刚提起锅盖时增加提力，即为锅盖内外气压的压力差，再根据锅盖面积的大小，可求出锅盖内外气压的压强差，再测出当时的大气压，即可利用P_内=P₀-P求出．

解答：解：（1）一定质量的气体，在体积保持不变时，它的温度越高，其压强越大；温度越低，其压强越小；所以加热后的锅盖放在光滑的灶台上，锅盖里面的气体质量不变，体积不变，过一段时间后，温度降低，气体压强降低，使锅盖内的大气压小于外面的大气压，从而把锅盖紧紧压住．
故答案为：越大；降低．
（2）设计思路：测量一个刚好提起锅盖时所用的拉力大小，然后与锅盖的重力比较．所以，
实验器材：测力计、细线．
实验步骤：
①测量锅盖的重力G；
②加热后的锅盖放在光滑的灶台上，过一段时间，测量竖直向上刚好提起锅盖时测力计的示数F．
分析论证：若F=G，则锅内外的气压相等，没有把它紧紧压住；
若F＞G，则锅内气压小于锅外气压，会把它紧紧压住；
（3）实验器材：气压计、弹簧测力计、刻度尺、细线．
测量锅盖内的气体气压的实验步骤：
①读出气压计上显示的当时的气压值P₀；
②用刻度尺、细线测出锅盖的直径D．
③用测力计测量锅盖的重力G；
④加热后的锅盖放在光滑的灶台上，过一段时间，测量竖直向上刚好提起锅盖时测力计的示数F．
所以，内部气体的气压值的大小为P_内=P₀-P=P₀-

4(F-G)

πD2

．

点评：本题考查的是个生活现象：一定质量的气体，在体积保持不变时，它的温度越高，其压强越大；温度越低，其压强越小．要理解这个现象产生的原因，需要学生自己提出设想，多探究多实验．会根据课本中的小实验自己设计实验，验证由于大气压的存在而产生的一系列现象，同时不断提高自己设计实验的能力．