用高压锅煮饭时，密封的高压锅内气压较高，为了使锅内气压不超过安全值，高压锅设有自动排气的减压阀，其结构如图所示．已知锅外大气压强为p0，请设计一个简单的实验，测出高压锅

Question

用高压锅煮饭时，密封的高压锅内气压较高，为了使锅内气压不超过安全值，高压锅设有自动排气的减压阀，其结构如图所示．已知锅外大气压强为p₀，请设计一个简单的实验，测出高压锅通过排气阀向外放气时，锅内气体的压强．
（1）选择的实验器材主要有：______
（2）主要实验步骤是（用恰当的字母表示被测的物理量）______．
（3）锅内气体压强的表示式：p=

p0+(4mg)/(πD2)

p0+(4mg)/(πD2)

．

Answer 1

根据对高压锅排气孔处进行受力分析可知，p_气=p₀+p_阀，因此，应主要测量减压阀对排气孔的压强．
（1）为了测量减压阀的质量和排气孔的面积大小，应选择天平、砝码、刻度尺作为主要器材；
（2）根据测量的目的，其主要实验步骤包括：①用天平测出减压阀质量m；②用尺测排气孔直径D．
（3）根据测量的结果，排气孔的受力面积S=πr²=π（(D)/(2)）²，
排气孔处所受减压阀的压力F=G=mg，
减压阀对排气孔的压强p_阀=(F)/(S)=(mg)/(π(D2)/(4))，
代入表达式得p_气=p₀+p_阀=p0+(4mg)/(πD2)．
故答案为：
（1）天平、砝码、刻度尺；
（2）①用天平测出减压阀质量m；②用尺测排气孔直径D．
（3）p0+(4mg)/(πD2)．