Question

洋洋同學家的衛生間下水道堵塞了，他爸爸利用吸盤很快就將下水道疏通了，如圖所示．為此他突然聯想到所學過的大氣壓知識，于是，洋洋和瑞瑞同學合作利用吸盤設計了一個估測當地大氣壓強的實驗方案：
[方案設計]
（1）用刻度尺測出吸盤的直徑D；
（2）將吸盤四周蘸上水，擠出里面的空氣壓在光滑的水平地面上；
（3）用力豎直往上拉吸盤柄，直到吸盤脫離地面．根據經驗估測拉脫吸盤所需拉力大小F；
（4）計算出當地大氣壓強．
[評估交流]
洋洋同學說：我們的實驗原理是

p=

F

S

，操作過程規范，較方便地估測出了大氣壓強．
瑞瑞同學說：在操作中，我發現存在

吸盤中的氣體擠不干凈

、

拉脫吸盤所需力的大小估測偏差大

等問題，盡管我們的操作規范，但估測的結果誤差較大．
洋洋認真思考后，同意了瑞瑞的意見，然后，他們繼續一起探討如何改進方案，盡量減少測量誤差．
根據洋洋和瑞瑞同學的實驗記錄及自我評估情況，請你回答：洋洋和瑞瑞實驗時所需測量儀器是

刻度尺

和

吸盤

，測出的大氣壓強p=

4F

πD2

（用字母表示）；實驗時洋洋同學將吸盤四周蘸上水，這樣做的目的是

防止外面的氣體進入吸盤

；要準確測量，應該利用課本中介紹的

氣壓計（托里拆利實驗）

進行測量．

Answer 1

分析：根據壓強的計算公式p=

F

S

，實驗的主要思路是測出拉脫吸盤的力F和吸盤的面積S．實驗中，吸盤內的空氣不可能完全擠出，估測也很難保證準確，這是影響測量結果的主要原因，要想準確測量，氣壓計仍是最好的選擇．實驗操作中需要測量的量主要有拉力F和吸盤的直徑D，因此，表達式應利用測量的量來表示．

解答：解：實驗依據的原理是壓強的計算公式p=

F

S

．分析操作過程可以看出，操作中吸盤內的氣體不可能擠干凈，利用估測來得出拉力的大小也有較大偏差；
根據洋洋和瑞瑞同學的實驗記錄，可知實驗時所需測量儀器是刻度尺和吸盤；
利用此方法得出的大氣壓強的表達式為p=

F

S

=

F

π( D 2 )2

=

4F

πD2

；
吸盤與地面之間不可能完全密封，四周沾上水是為了防止外面的氣體進入吸盤；
這種方法必竟有較多的不足之處，準確測量時仍需要選擇氣壓計．
故答案為：p=

F

S

；盤中的氣體擠不干凈、拉脫所需力的大小估測偏差大；刻度尺；吸盤；

4F

πD2

；防止外面的氣體進入吸盤；氣壓計（或托里拆利實驗）．

點評：利用各類吸盤測量大氣壓，是較為常用的方法，這類方法雖然操作簡便易行，但測量時的準確度卻較差．對這種方法的原理、操作要點、誤差分析等都是我們應該了解的．