Question

6．为了估测本地大气压，某同学用吸盘、玻璃板以及弹簧测力计设计实验：把吸盘吸在玻璃板上如图（a），测出吸盘的面积为S，用弹簧测力计竖直向上缓慢拉动吸盘，多次实验，记下吸盘刚好脱离玻璃板时的拉力．根据二力平衡可知，此时的拉力与大气对吸盘的压力大小相等．然后利用公式计算出大气压强．多次实验的目的是减少使用误差．实际操作时发现如下问题：
（1）吸盘吸附在玻璃板上之前，往往先要对吸盘哈气或者蘸少许水，原因是便于挤出气泡，使吸盘更多的面积粘在玻璃．
（2）操作时发现弹簧测力计的量程太小，就利用杠杆设计了如图（b）的改进实验．测得吸盘刚好脱离玻璃板时，测力计的拉力为F．由此计算出此地的大气压值为p=$\frac{3F}{S}$．
（3）通过调查发现此次的测量值与气象部门提供的数据相比偏小，请所学知识猜想可能是实际面积小于吸盘面积．

Answer 1

分析 这道题目是对学生综合素质的考查，利用力与压强的关系来算．先看物体处于的状态，物体是静止的，处于平衡状态，利用二力平衡得，拉力与拉力与大气对吸盘的压力大小相等，利用压强公式p=$\frac{F}{S}$．再根据实际面积的大小，比较实际值与测量值的大小关系．

解答 解：把吸盘吸在玻璃板上，测出吸盘的面积为S，用弹簧测力计竖直向上缓慢拉动吸盘，多次实验，记下吸盘刚好脱离玻璃板时的拉力．根据二力平衡可知，此时的拉力与大气对吸盘的压力大小相等．然后利用公式p=$\frac{F}{S}$计算出大气压强．多次实验的目的是减少使用误差．
（1）吸盘吸附在玻璃板上之前，往往先要对吸盘哈气或者蘸少许水，原因是便于挤出气泡是吸盘更多的面积粘在玻璃上．
（2）利用杠杆平衡得，FL=F′$\frac{L}{3}$，F′=3F，由于压力和拉力相等，则压力为3F
根据压强定义得，p=$\frac{3F}{S}$
（3）由于吸盘不可能完全接触玻璃，实际面积肯定小于吸盘所给的面积，则利用公式p=$\frac{3F}{S}$，由于实际S偏小，压力不变，则实际压强大于测量值，则测量值偏小．
故答案为：二力平衡；减少属于误差；
（1）便于挤出气泡，使吸盘更多的面积粘在玻璃；（2）$\frac{3F}{S}$；（3）实际面积小于吸盘面积．

点评 本题目考查内容较多，但主要还是考查大气压强，以及其计算公式．其中又穿插杠杆平衡、力的关系，以及对学生的拓展思维能力的考查，虽然稍微有些复杂，但只要循序渐进一步步的来，还是不难解出的．