Question

17．为了估测大气压究竟有多大，晓彤和小雪正在用如图所示的装置按如下步骤进行分组实验，用一个水桶向吸盘下的水桶中注水，至吸盘从水平光滑的水平板上脱落为止．器材还有测人质量的人体秤，刻度尺及三角板．
（1）请你利用上述器材测量大气压的思路．
（2）晓彤和小雪在测量过程中观察到，水银气压计的示数为1.0x10⁵Pa，吸盘直径均为2cm（为方便计算π取3）．晓彤测出吸盘脱落时水桶及水的质量为2.4kg，则晓彤测出的大气压值为8×10⁴ Pa．小雪用该方法测出的大气压值为1.1×10⁵ Pa，试分析两位同学所测大气压值与水银气压计的示数不同的原因．
（3）若没有人体秤，请你在实验室找到其他工具设法测出桶及水的总重．（写出一种即可）

Answer 1

分析 （1）根据p=$\frac{F}{S}$可知测量压强时需要测量的物理量；
（2）利用平衡力法求出吸盘脱落时的大气压的压强；根据与吸盘脱落时与水桶及水的总重力相平衡的吸盘内外的气压压力差分析；
（3）若没有人体秤，结合实验室里其他的测量工具间接测量出桶及水的总重．

解答 解：（1）根据p=$\frac{F}{S}$可知，只要分别测出压力及受力面积，即可求出压强．
（2）由于吸盘受水桶及水的总重力的作用，则吸盘脱落时大气压的压力与水桶及水的总重力相平衡，
则F=G=mg=2.4kg×10N/kg=24N，S=$\frac{1}{4}$πD²=$\frac{1}{4}$×3×（2cm）²=3cm²=3×10^-4m²，
则大气压p=$\frac{F}{S}$=$\frac{24N}{3×{10}^{-4}{m}^{2}}$=8×10⁴pa；
晓彤实验中是根据吸盘内的空气时测量的，若偏小则是由于晓彤实验中没有将吸盘内的空气完全排出；吸盘内的空气产生了向下的压力．
或者，小雪实验中由于在吸盘即将脱落时加水过快，导致水桶里加的水偏多；
（3）①用量筒测出水的体积算出水重，再用弹簧测力计测出桶重；
②在桶中加钩码，至通快脱落时，再加适量的水，（用量筒、弹簧测力计测出水重、桶重，即可解决总重）
③用杠杆（或滑轮组）及弹簧测力计测总重．
答：（1）根据p=$\frac{F}{S}$可知，只要分别测出压力及受力面积，即可求出压强．
（2）8×10⁴；
由于晓彤实验中没有将吸盘内的空气完全排出．
或者，小雪实验中由于在吸盘即将脱落时加水过快，导致水桶里加的水偏多；
（3）①用量筒测出水的体积算出水重，再用弹簧测力计测出桶重；
②在桶中加钩码，至通快脱落时，再加适量的水，（用量筒、弹簧测力计测出水重、桶重，即可解决总重）
③用杠杆（或滑轮组）及弹簧测力计测总重．

点评 本题考查大气压的测量，大气压的测量一般采用平衡法，来间接获得大气压的数值，题目中的方法可行，但与大气压的真实值存在一定的差异．