为什么吸盘能挂重物

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  下面是某一真空吸盘挂钩的使用说明.
  1.产品特点如图1,真空吸盘挂钩是一种带密封唇边的,在与被吸物体接触后形成一个临时性的密封空间,通过抽走密封空间里面的空气,产生内外压力差而进行工作的挂钩.真空吸盘挂钩是免钉、免胶、免工具安装的,可以反复使用的新颖产品,以真空吸附为原理,具有意想不到的承载力,美观、实用、质量可靠,使用方便,是旅游、居家生活的理想用品.
  
  
  2.适用范围加力吸盘固定方式,无需黏贴或打钉,不会破坏墙面,轻轻一吸即可牢牢固定在光滑的表面,不会造成滑落;耐重力强,可用于瓷砖、玻璃、花岗石、不锈钢板等光洁的平面.
  3.使用须知如图2,使用前先清洁附着面,然后将吸盘对准吸附面用力按压数下,直到牢固.
  如图3所示,吸盘在与被吸物体接触后,确实形成了一个临时性的密封空间,此时抽走或者挤压密封空间里面的空气,使外界大气压强大于密封空间里面气体的压强,就会产生内外压力差而吸住.
  下面举几道题目来说明这一原理的应用,希望同学们能举一反三,融会贯通.
  例1伸出你的双手,将双掌合拢,用力向内挤压,尽量排除手掌间的空气.两手掌猛然分开时,会感觉到有一种力量阻碍两手分开,这是因为受到的作用.
  解析双手合拢,用力向内挤压的目的是尽量排尽两手掌间的空气,使外界大气压大于两手掌间少量气体的压强,两手猛然分开时,由于内外气体压强差,会感觉到有力作用在手上.应填“大气压强”.
  例2氢气球升到高空时会破裂,其主要原因是高空的大气压(选填“高”或“低”),球内的气压(选填“大于”“等于”或“小于”)外界大气压,将球胀破.
  解析当气球在低处时,外界大气压与气球内的气体压强平衡,由于大气压强随海拔高度的升高而减小,当气球上升时,球内密封气体的压强大于外界压强,使得气球体积逐渐变大,最终气球破裂.应填“低,大于”.
  例3以下各事例中不是利用大气压来工作的是().
  A.高压锅B.抽水机
  C.拔火罐D.吸盘式挂衣钩
  解析高压锅是利用液体的沸点随液体表面气压的增大而升高的原理工作的.高压锅的密封性好,当锅内水沸腾时,随着锅内水蒸气的增多,锅内气压增大,液体的沸点升高,与外界大气压无关.应选A.
  例4小明取两个挂东西的小吸盘,按图4(a)对接,挤出吸盘内部的空气,然后拉开吸盘.拉开吸盘需要用较大的力,这说明了
  的存在.小明由此联想到:把吸盘吸在固定的光滑平面上(如图4(b)所示)可以粗测大气压的值,他需要测量的物理量有
  
  解析本题要了解大气有压强、测量大气压的原理p=F/S等相关知识.大气对吸盘的压力由弹簧测力计间接测出,吸盘的面积不能直接测量,可通过测出吸盘的直径,利用圆的面积公式求出吸盘的面积.应填“大气压、拉力的大小、吸盘的直径”.
  例5如图5所示,在烧瓶内有一个去壳的完好球状熟鸡蛋,其半径比烧瓶颈部内半径略大些.在不损坏瓶子和不用力甩瓶子的情况下,用什么方法可使鸡蛋被烧瓶完好地“吐”出来?
  小王设想了这样一种方法:往烧瓶内灌入浓盐水,使鸡蛋受到的浮力大于其重力而上浮,从而使鸡蛋被瓶子完好地“吐”出来.
  (1)你认为这种方法是否可行,为什么?
  (2)你有什么方法能使鸡蛋被烧瓶完好地“吐”出来,请简述(如有需要,器材自选).
  解析由于鸡蛋所受的浮力较小,要用浮力的方法使鸡蛋完好地“吐”出来,一般不能实现;如果观察过瓶“吞”鸡蛋的实验现象,我们就可以联想到利用瓶内外气体压强差,将鸡蛋完好地“吐”出来,这就需要使瓶内气体的压强大于外界大气压强.如何才能使瓶内气体压强大于外界大气压呢?我们可以采用使气体温度升高体积变大的方法来增大压强,故将瓶倒置,往瓶底慢慢倒热水来加热瓶内的气体,使鸡蛋完好地“吐”出来.
  另外也可将烧瓶倒立在一个装有抽气装置的容器口,使鸡蛋堵住烧瓶的瓶口,用抽气机抽气,使烧瓶外的气体压强减小,当瓶外的气压足够小时,鸡蛋就会被完好地“吐”出来.
  例6物理兴趣小组的同学想探究大气压强的大小,他们拿来一个带挂钩的吸盘,将吸盘紧压在厚玻璃板的下表面,用一个可装细沙的购物袋(质量不计)挂在挂钩下.如图6所示,向袋里逐渐注入细沙直至吸盘被拉下来,由此可得到大气压的大小.
  (1)本实验主要的测量器材:、
  ;
  (2)需要直接测量的物理量:、
  ;
  (3)大气压的表达式p=;
  (4)如果测出的大气压仅为0.8×105Pa,实验中可能存在的问题是:.
  解析本题要灵活运用测大气压的方法,用装有细沙的购物袋的重力大小代替弹簧测力计的拉力大小,故需要测出细沙重力的大小,用间接测量的方法测吸盘的面积,即先测出吸盘的直径,再由公式S=πr2算出吸盘的面积.如果测出的大气压值偏小,除了测量误差的因素外,吸盘内有少量气体、接触面粗糙导致装置漏气、拉的过程中吸盘面积变小也是主要因素之一.
  答案1.弹簧测力计(天平、案秤、台秤)、刻度尺;2.细沙受到的重力G(细沙的质量m)、吸盘的直径D;3.4G/πD2(4mg/πD2)吸盘中的空气没有完全被挤出;接触面没有处理干净;存在漏气现象等.
  
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