Question

小华同学用有挂钩的塑料吸盘来“估测大气压的值”，他设计的实验方案是：将蘸水的吸盘按在平滑的玻璃板上，挤出里面的空气，按住玻璃板，用弹簧测力计钩着吸盘上的挂钩，缓慢往上拉，记录吸盘刚刚脱离玻璃板时弹簧测力计的读数，再测量出吸盘与玻璃板的接触面积，即可算出大气压的值，如图所示．实验室提供的器材是：量程为10N的弹簧测力计1只，底面积为3cm²的吸盘，平滑玻璃板．实验时，他发现当弹簧测力计拉至读数最大时，吸盘仍未脱离玻璃板，实验室又没有量程更大的弹簧测力计，他认为可运用其他器材结合所学物理知识来解决这一问题．
（1）请设计两种不同的实验方案，要求：先确定所需的器材（除量程为10N的弹簧测力计1只、底面积为3cm²的吸盘和平滑的玻璃板外），再简要说明你是如何运用物理知识解决这一问题的？（不增加弹簧测力计的个数）
[方案一]器材：______；说明：______
[方案二]器材：______；说明：______
（2）该实验只能粗略测出大气压的值，结果并不精确，请指出你所设计的方案中产生误差的主要原因有哪些？（写出2点即可）
①______；
②______．

Answer

本实验的原理是排出吸盘中的空气后，吸盘就被大气压紧紧地压在了玻璃上，故要把吸盘拉大，所用的拉力就必须等于大气压所产生的压力．故测出拉开吸盘时所用的拉力F，和吸盘与玻璃板接触的面积S，就可以根据求出大气压强．
【解析】
本实验中遇到的麻烦是用弹簧测力计拉不开吸盘，即弹簧测力计的量程太小了．为了解决这个问题，可以用学过的机械--杠杆或滑轮来解决．具体见下列答案：
（1）[方案一]
器材一：轻质杠杆，细绳，铁架台；
说明：利用省力杠杆，在一端用量程较小的弹簧测力计的拉力，在另一边可获得较大的拉吸盘的力．
[方案二]
器材二：定滑轮，钩码，细绳，铁架台；
说明：用钩码作为配重，利用钩码的重力来增加对吸盘的拉力．
[方案三]
器材三：定滑轮，动滑轮，细绳，铁架台；
说明：将定滑轮和动滑轮组成省力的滑轮组，再用弹簧测力计向上拉动即可．
（2）方案一中：吸盘中排气不清（或有少量空气）、气密性不好、吸盘脱离玻璃板时弹簧测力计的读数不准确、弹簧测力计自身有重力、杠杆有自重且杠杆重心不在悬点正下方等；
方案二中：吸盘中排气不清（或有少量空气）、气密性不好、吸盘脱离玻璃板时弹簧测力计的读数不准确、弹簧测力计自身有重力、滑轮与轴间有摩擦等；
方案三中：吸盘中排气不清（或有少量空气）、气密性不好、吸盘脱离玻璃板时弹簧测力计的读数不准确、滑轮与轴间有摩擦、动滑轮有重力等．