Question

6．小凡同学看到妈妈买了几个塑料挂钩吸盘挂在墙上，于是想拿来做探究大气压强的大小的实验，她的想法是：将吸盘压紧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，向袋里慢慢加入细沙直到吸盘被拉下，由此可得到大气压的值，她把自己的想法告诉了几个同学，于是一起去找老师借了一些器材，请你帮他们完成下列实验报告：
实验目的：测量大气压的大小．
实验器材：气压计、带钩的吸盘、厚玻璃板、购物袋、细沙、弹簧测力计、刻度尺等．
实验步骤：①将吸盘压紧在厚玻璃板的下表面，挤出里面的空气
②测出吸盘压紧时的直径D，计算出吸盘的面积S=$\frac{π{D}^{2}}{4}$．
③将购物袋挂在吸盘的挂钩上，慢慢在购物袋中装沙，知道吸盘刚好脱离玻璃板面．
④测出购物袋和细沙的总重力G．
⑤由压强公式计算出大气压的表达式P₀=$\frac{4G}{π{D}^{2}}$（用测量值表示）．
评价与交流：①老师要求同学们带上气压计的目的是将实际测出的值与气压计的读数作比较．
②选择玻璃板的好处是玻璃板光滑，可以使吸盘与玻璃板紧密接触，避免外界空气进入吸盘．
③实际测出的值比气压计的读数一般要偏小（选填“大”或“小”），其原因是吸盘里面的空气不可能完全排出．

Answer 1

分析 实验器材：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，重物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；
实验步骤：②根据圆的面积公式可求得吸盘的面积；
⑤利用压强公式求解；
评价与交流：
①老师要求同学们带上气压计的目的是将实际测出的值与气压计的读数作比较；
②从玻璃板表面光滑的角度分析；
③吸盘里面的空气不可能完全排出，据此分析．

解答 解：实验器材：根据p=$\frac{F}{S}$可知，实验中需要用弹簧测力计测出大气压给予吸盘的压力，需要用刻度处测出吸盘的直径，计算出吸盘的受力面积，故除题目中给出的器材外，还必须有弹簧测力计和刻度尺；
实验步骤：②吸盘的面积S=π${（\frac{D}{2}）}^{2}$=$\frac{π{D}^{2}}{4}$，
⑤购物袋和细沙的总重力G=F，
大气压的表达式P₀=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{\frac{π{D}^{2}}{4}}$=$\frac{4G}{π{D}^{2}}$，
评价与交流：①老师要求同学们带上气压计的目的是将实际测出的值与气压计的读数作比较；
②因为玻璃板表面光滑，可以使吸盘与玻璃板紧密接触，避免外界空气进入吸盘，减小误差；
③实际测出的值比气压计的读数一般要偏小，其原因是吸盘里面的空气不可能完全排出，导致F减小，由p=$\frac{F}{S}$可知，压强偏小．
故答案为：
实验器材：弹簧测力计；刻度尺；
实验步骤：②$\frac{π{D}^{2}}{4}$；⑤$\frac{4G}{π{D}^{2}}$；
评价与交流：①将实际测出的值与气压计的读数作比较；
②玻璃板光滑，可以使吸盘与玻璃板紧密接触，避免外界空气进入吸盘；
③小；吸盘里面的空气不可能完全排出．

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．