【題目】已知1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的值約為1×105Pa,小明同學(xué)想通過實(shí)驗(yàn)探究大氣壓究竟有多大?他設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案是:將蘸水的塑料掛鉤的吸盤按在光滑水平桌面上,擠出里面的空氣,用彈簧測(cè)力計(jì)鉤著掛鉤緩慢往上拉,直到吸盤脫離桌面,記錄剛剛脫離桌面時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的計(jì)數(shù),這就是大氣對(duì)吸盤的壓力.再設(shè)法量出吸盤與桌面的接觸面積,然后算出大氣壓,如圖所示.他選擇的實(shí)驗(yàn)器材是:量程為5N的彈簧測(cè)力計(jì),底面積為5cm2的吸盤。

(1)這種通過測(cè)量拉力和接觸面積來計(jì)算大氣壓強(qiáng)的方法是否可行?
(2)如果上述實(shí)驗(yàn)方案可行,小明同學(xué)選擇的器材能否測(cè)出大氣壓的值?請(qǐng)進(jìn)行分析和評(píng)估.

【答案】
(1)

可行


(2)

不能;超過了彈簧測(cè)力計(jì)的測(cè)量范圍


【解析】(1)可行;實(shí)驗(yàn)依據(jù)了公式 .當(dāng)吸盤恰好脫離桌面時(shí),對(duì)吸盤的拉力與大氣對(duì)吸盤的壓力正好是一對(duì)平衡力,這樣F就可以求出了.而S則可以通過量取接觸面的直徑來求出面積,所以說,這種設(shè)計(jì)是完全可行的;(2)不能;計(jì)算可知:5cm2的吸盤上受到的大氣壓力約為F=PS=1×105Pa×5×104m2=50N,遠(yuǎn)超過了彈簧測(cè)力計(jì)0~5N的測(cè)量范圍,所以該器材無法順利測(cè)出大氣壓的值。
【考點(diǎn)精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解壓強(qiáng)的大小及其計(jì)算的相關(guān)知識(shí),掌握壓強(qiáng)的計(jì)算公式及單位:公式:p =F/s ,p表示壓強(qiáng),F(xiàn)表示壓力,S表示受力面積壓力的單位是 N,面積的單位是 m2, 壓強(qiáng)的單位是 N/m2,叫做帕斯卡,記作Pa .1Pa=1N/m2.(帕斯卡單位很小,一粒平放的西瓜子對(duì)水平面的壓強(qiáng)大約為20Pa),以及對(duì)大氣壓強(qiáng)的測(cè)量方法的理解,了解大氣壓強(qiáng)的測(cè)量:大氣壓強(qiáng)實(shí)驗(yàn)是1643年意大利科學(xué)家托里拆利首先做出的,托里拆利實(shí)驗(yàn)也證明了自然界中真空的存在 1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓 = 760 mmHg = 1.01×105Pa,即P0 = 1.01×105 Pa .它大約相當(dāng)于質(zhì)量為1kg的物體壓在1 cm2 的面積上產(chǎn)生的壓強(qiáng).

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如圖1,用細(xì)尼龍繩拴住注射器活塞的頸部,使繩的另一端與彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤相連,然后水平向右慢慢拉動(dòng)注射器筒,當(dāng)注射器中的活塞剛被拉動(dòng)時(shí),記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為30N;
(1)把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用橡皮帽堵住注射器的小孔,這樣做的目的是
(2)如圖2,用刻度尺測(cè)出注射器全部刻度的長度為cm,計(jì)算出活塞的橫截面積.
(3)計(jì)算得到大氣壓強(qiáng)的數(shù)值為Pa;
(4)同學(xué)們發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)誤差較大,請(qǐng)分析,該實(shí)驗(yàn)過程中導(dǎo)致誤差的原因(請(qǐng)寫出一條即可)
。

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