Question

13．物理兴趣小组的同学想测量大气压强的大小，他们拿来一个带挂钩的吸盘，将吸盘紧压在厚玻璃板的下表面，用一个可装细沙的购物袋挂在挂钩下．如图所示，向袋里逐渐缓慢注入细沙直至吸盘刚好掉下为止，由此可得到大气压的大小．
（1）本实验主要的测量器材有：弹簧测力计和刻度尺．
（2）需要直接测量的物理量有：细沙和袋子的总重力G和吸盘的直径D．（用文字和字母表示）
（3）大气压的表达式P=$\frac{4G}{π{D}^{2}}$（用（2）中的字母和常量表示）

Answer 1

分析 （1）本实验的设计原理是利用公式p=$\frac{F}{S}$来求取大气压的大小，购物袋刚好拉下吸盘的力就是大气压给予吸盘的压力，而作用面积S则是吸盘的面积，所以弹簧测力计与刻度尺就是必不可少的了；
（2）两样测量器材用来测量两个重要的量，细沙和袋子的总重就是拉力F，吸盘的直径用来求它的面积；
（3）表达要利用公式将其推导到我们所测的量上去，即用G表示拉力F，用直径D表示面积．

解答 解：如图所示，向袋里逐渐缓慢注入细沙直至吸盘刚好掉下为止；
（1）从原理分析，选择的测量器材为：弹簧测力计，刻度尺；
（2）弹簧测力计直接测细沙和袋子的总重G，刻度尺可以直接测吸盘的直径D；
（3）从公式入手推导出大气压的表达式p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{π{r}^{2}}$=$\frac{G}{π（{\frac{D}{2}）}^{2}}$=$\frac{4G}{π{D}^{2}}$．
故答案为：吸盘刚好掉下； 刻度尺； 吸盘的直径D； 4G/πD²．

点评 这是一种常见的测量大气压的方法，但只适合粗略测量．器材简单、操作易行，但表达式的推导则需从公式入手耐心细致，这也是该实验的实质所在．