Question

在寒冷的冬天，小芳同學放學回家幫媽媽煮飯時發現一個奇妙的現象：她把很熱的鍋蓋放在光滑的灶臺上，如圖所示，過了一段時間，她想再次拿起鍋蓋時很費勁．這種現象激發了小芳的思考：為什么熱了之后拿起很輕的鍋蓋卻很費勁，而沒有經過加熱卻不怎么用力呢？她上網查資料得知：一定質量的氣體，在體積不變時，溫度越高，壓強越

越大

．小芳猜想自己經歷的現象原因是：加熱后的鍋蓋放在光滑的灶臺上，鍋蓋里面的氣體質量不變，體積不變，過一段時間后，溫度降低，使鍋蓋內的氣體壓強

降低

，鍋蓋外面的大氣壓把鍋蓋緊緊壓住．
如果你是小芳，請你設計實驗的方案進行研究：是否很熱的鍋蓋放在光滑的灶臺上一段時間后，鍋蓋內的氣壓減小，鍋內外的壓強差把它緊緊壓住？請寫出你所需要的實驗器材、實驗步驟和分析論證．
小芳想進一步測量鍋蓋冷卻2分鐘后內部氣體的氣壓值的大小，她找來氣壓計、彈簧測力計、刻度尺、細線．請你幫小芳用以上器材測量鍋蓋內的氣體氣壓的值．

Answer 1

分析：（1）分析表中數據，在封閉的氣體體積不變，氣體的壓強與溫度變化成正比；一定質量的氣體壓強會隨溫度的升高而增大，隨溫度的減小而變小．
（2）因鍋內外的壓強差會鍋蓋緊緊壓住，所以設計一個比較提起鍋蓋時所用的拉力大小的實驗，然后分析拉力是否變化即可．
（3）鍋蓋內部氣體的氣壓減小，會使向上提起鍋蓋的提力增加，只要測出剛剛提起鍋蓋時增加提力，即為鍋蓋內外氣壓的壓力差，再根據鍋蓋面積的大小，可求出鍋蓋內外氣壓的壓強差，再測出當時的大氣壓，即可利用P_內=P₀-P求出．

解答：解：（1）一定質量的氣體，在體積保持不變時，它的溫度越高，其壓強越大；溫度越低，其壓強越小；所以加熱后的鍋蓋放在光滑的灶臺上，鍋蓋里面的氣體質量不變，體積不變，過一段時間后，溫度降低，氣體壓強降低，使鍋蓋內的大氣壓小于外面的大氣壓，從而把鍋蓋緊緊壓住．
故答案為：越大；降低．
（2）設計思路：測量一個剛好提起鍋蓋時所用的拉力大小，然后與鍋蓋的重力比較．所以，
實驗器材：測力計、細線．
實驗步驟：
①測量鍋蓋的重力G；
②加熱后的鍋蓋放在光滑的灶臺上，過一段時間，測量豎直向上剛好提起鍋蓋時測力計的示數F．
分析論證：若F=G，則鍋內外的氣壓相等，沒有把它緊緊壓住；
若F＞G，則鍋內氣壓小于鍋外氣壓，會把它緊緊壓住；
（3）實驗器材：氣壓計、彈簧測力計、刻度尺、細線．
測量鍋蓋內的氣體氣壓的實驗步驟：
①讀出氣壓計上顯示的當時的氣壓值P₀；
②用刻度尺、細線測出鍋蓋的直徑D．
③用測力計測量鍋蓋的重力G；
④加熱后的鍋蓋放在光滑的灶臺上，過一段時間，測量豎直向上剛好提起鍋蓋時測力計的示數F．
所以，內部氣體的氣壓值的大小為P_內=P₀-P=P₀-

4(F-G)

πD2

．

點評：本題考查的是個生活現象：一定質量的氣體，在體積保持不變時，它的溫度越高，其壓強越大；溫度越低，其壓強越小．要理解這個現象產生的原因，需要學生自己提出設想，多探究多實驗．會根據課本中的小實驗自己設計實驗，驗證由于大氣壓的存在而產生的一系列現象，同時不斷提高自己設計實驗的能力．