题目内容

3.小明用带有挂钩的塑料吸盘估测大气压的值.他先将蘸点水的塑料吸盘按压在光滑水平玻璃的下面,挤出塑料吸盘内的空气,测出压在玻璃上的吸盘直径为d,再将装有适量细沙的小桶轻轻挂在吸盘下面的塑料挂钩上,如图甲所示.用小勺一点一点地向桶内加细沙,直到塑料吸盘刚好脱离玻璃板,测出此时塑料吸盘、小桶和细沙的总质量为m.
(1)当吸盘刚好脱离玻璃板时,空气对吸盘的压力大小等于mg,所测大气压强的数值是$\frac{4mg}{π{d}^{2}}$.(用实验测量的物理符合表示)
(2)小亮用如图所示的方法,用钩码替换小桶和细沙,每次加挂一个重为2N的钩码完成上述实验,你认为小明的方法较科学,理由是小桶对吸盘的拉力是连续变化的,测出的拉力较准确.

分析 (1)从实验的原理分析,小桶将挂钩拉下的力应该恰好等于大气压对吸盘产生的压力F,再用它除以吸盘与玻璃面的接触面积S,就可以求出大气压的大小了.
(2)根据F的连续变化判断方法的好坏.

解答 解:(1)当吸盘即将脱离玻璃板时,空气对塑料吸盘的向上的压力大小就等于所挂物体的总重力G=mg,
所测大气压强的数值是:p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{S}$=$\frac{mg}{π(\frac{d}{2})^{2}}$=$\frac{4mg}{π{d}^{2}}$;
(2)小明的方法好,因为小桶对吸盘的拉力是连续变化的,测出的拉力较准确;而小亮的方法中,增加的拉力是不连续变化的,吸盘被拉掉时,拉力大小可能大于大气压力.
故答案为:(1)mg;$\frac{4mg}{π{d}^{2}}$;(2)小明;小桶对吸盘的拉力是连续变化的,测出的拉力较准确.

点评 这是一常用简便实用的测量大气压的方法,但此方法有一定的局限性,尤其是接触面无法保证完全密封,加之受吸盘的材质等影响也较大,所以精确测量时一般不建议使用,但它的原理和方法却很值得借鉴.

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