Question

20．为测量大气压强的数值，小明同学进行了如下实验，将塑料挂钩吸盘按压在光滑水平玻璃下面，挤出塑料吸盘内的空气，请你继续她的实验步骤：已知提供的器材有小桶、细沙；
（1）要完成实验，还需要的器材有：弹簧测力计、刻度尺
（2）写出接下来实验步骤及要测的物理量符号：
（3）吸盘即将脱离玻璃板时，空气对塑料吸盘的压力大小是F=G，所测大气压强的数值是p=$\frac{4G}{π{d}^{2}}$．（用上面的符号表示）
（4）该方法所测大气压强数值往往比实际值小一些，你认为产生这一误差的原因可能是（一条即可）：吸盘中的空气没有完全挤出．

Answer 1

分析 （1）从测量物体的总重力和吸盘的直径的角度分析需要的器材；
（2）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．
（3）而向下的拉力正好来自塑料挂钩、小桶和沙的总重力G．这种方法测量值偏小也是一个普遍现象，其原因主要来自吸盘与接触面接触的充分程度等方面．

解答 解：（1）要完成实验，还需要的器材，弹簧测力计测物体的总重力，刻度尺测量吸盘的直径d，然后求得其面积；
（2）实验步骤①将蘸水的塑料挂钩吸盘按压在光滑水平的玻璃板上，挤出塑料吸盘内的空气，测出吸盘的直径为d，其面积s=π${（\frac{d}{2}）}^{2}$=$\frac{π{d}^{2}}{4}$；
②将装有适量细砂的小桶轻轻地挂在吸盘的塑料挂钩上；
③用小勺轻轻地向小桶内加沙，直到塑料吸盘刚好脱离玻璃板，用弹簧测力计测出这时小桶和沙的总质量G，
（3）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，所测大气压强的数值是：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{S}$=$\frac{G}{\frac{π{d}^{2}}{4}}$=$\frac{4G}{π{d}^{2}}$；
（4）产生误差的原因可能是吸盘中的空气没有完全挤出；或吸盘漏气；或有外部空气进入吸盘；或吸盘与玻璃板之间有杂质；吸盘的面积测量不准等．（合理均可）
故答案为：（1）弹簧测力计、刻度尺；（2）见解答部分；（3）F=G；p=$\frac{4G}{π{d}^{2}}$；（4）吸盘中的空气没有完全挤出．

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．