Question

18．在自主學習探究過程中，某同學利用帶拉環的吸盤、固定在墻上的平面鏡、水、刻度尺來測量大氣壓強的大小，具體實驗步驟是：①用刻度尺測出吸盤的直徑，算出吸盤平面面積為10厘米²；②用彈簧秤測出吸盤自身的重力0.5N；③將吸盤沾水濕潤后，壓在平面鏡上，排盡吸盤內空氣；④用彈簧秤水平拉動吸盤，直至恰好脫落，讀出此時彈簧秤示數為95N；⑤記錄整理數據；⑥算出大氣壓的值，分析實驗結論．實驗裝置如圖甲．請結合你所學的知識分析：

（1）上述的實驗步驟中，哪一步是多余的②（填序號）．
（2）將吸盤沾水濕潤的目的是防止漏氣．
（3）根據該同學的實驗數據，計算得到的大氣壓的值等于9.5×10⁴帕．
（4）在實驗時，如果拿一個吹風機對著吸盤自上而下吹冷風，如圖乙，則你預計的彈簧秤示數可能會小于95N（選填“大于”、“小于”或“等于”）并解釋原因：吸盤外側空氣流速增大，壓強變小，大氣對吸盤的壓力減小，．
（5）某同學發現家里用吸盤掛鉤吸在豎直墻面上掛東西（如圖丙），那么，掛鉤所能掛的最大物體重力與什么因素有關呢？并解釋原因．掛鉤所能掛的最大物體重力與墻面的光滑程度有關，因為壓力一定時，接觸面越粗糙，摩擦力越大（答出一條即可得分）

Answer 1

分析 （1）根據實驗的目的和p=$\frac{F}{S}$分析解答；
（2）為了使測得的結果準確，要采取必要的措施防止吸盤漏氣；
（3）根據題意可知，大氣對吸盤的壓力等于彈簧秤示數平均值，又知吸盤平面面積，利用p=$\frac{F}{S}$ 計算實驗時的大氣壓值；
（4）根據流體壓強和流速的關系分析解答：流體的壓強跟流速有關，流速越大，壓強越小．
（5）可以從影響皮碗在墻面上的吸附能力的因素去猜想．如皮碗的大小、皮碗內的真空程度、皮碗與墻面的密合程度等方面進行猜想．

解答 解：（1）根據壓強公式p=$\frac{F}{S}$可知，測量大氣壓強的大小，需要通過實驗得出大氣對吸盤的壓力和吸盤平面面積，沒有必要用彈簧秤測出吸盤自身的重力，因此步驟②是多余的；
（2）將吸盤沾水的目的是防止漏氣；
（3）根據題意可知，大氣對吸盤的壓力F=F_示=95N，
若不考慮實驗過程中的其他影響因素，實驗時的大氣壓值：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{95N}{10×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=9.5×10⁴Pa；
（4）由圖可知，若將高壓氣泵的出風口如圖乙那樣對著吸盤自上而下吹風，
根據流體壓強和流速的關系可知，吸盤外側空氣流速增大，壓強變小，大氣對吸盤的壓力減小，
所以，彈簧秤拉動吸盤至恰好脫落時的示數一般會小于95N．
（5）掛鉤所能掛的最大物體重力可能與以下幾個因素有關：
①皮碗的面積大小有關．依據：大氣壓一定時，壓力大小與受力面積有關；
②墻面的光滑程度．依據：壓力一定時，接觸面越粗糙，摩擦力越大；
③墻面的材料．依據：不同的材料，表面光滑程度可能不同；
④皮碗與墻面的清潔程度表面越臟，不能充分接觸或無法盡力排氣等．
故答案為：（1）②；（2）防止漏氣；（3）9.5×10⁴；（4）小于；吸盤外側空氣流速增大，壓強變小，大氣對吸盤的壓力減小；（5）掛鉤所能掛的最大物體重力與墻面的光滑程度有關，因為壓力一定時，接觸面越粗糙，摩擦力越大．

點評 本題屬實驗探究題，實驗探究題一般對學生的要求都較高，不僅要求學生熟練掌握課本上所學的相關知識，還要求學生具有一定的物理素養．