Question

10．小強同學利用注射器、彈簧測力計和刻度尺估測大氣壓的值．

（1）實驗時，首先把注射器的活塞推至注射器筒的底端，用橡皮帽封住注射器的小孔這樣做的目的是排盡筒內(nèi)的空氣，密封注射器．
（2）如圖所示，水平向右慢慢拉動注射器筒，當注射器的活塞開始滑動時，記下彈簧測力計的示數(shù)F，注射器容積為V，用刻度尺測出注射器的全部刻度的長L，則大氣壓的值可表示為 p=$\frac{FL}{V}$．
（3）實驗過程中注射器筒內(nèi)漏進了少量空氣．則測得的大氣壓值偏小（填“偏大”、“偏小”或“不變”）
（4）實驗室有甲、乙兩個注射器，活塞的橫截面積分別為0.5cm²和2cm²，若彈簧測力計量程為10N，實驗時應選用甲（選填“甲”或“乙”）注射器，理由是乙超過了測力計的量程．
（5）同學們發(fā)現(xiàn)實驗誤差較大，請分析該實驗過程中導致誤差的原因（請寫出兩條）空氣沒有排盡；吸盤的氣密性不好．

Answer 1

分析 （1）實驗中要排出注射器內(nèi)的空氣，這樣在拉動活塞時，注射器內(nèi)部會接近于真空，這樣才能測出大氣的壓力；
（2）明確實驗的原理，才能完成實驗步驟的補充．當注射器中的活塞開始滑動時，此時彈簧測力計的示數(shù)與所受的大氣壓力相等；因活塞為圓柱體，所以活塞的橫截面積可以通過公式S=$\frac{V}{L}$來求出，知道注射器的容積，還需要用刻度尺量出其刻度部分的長度；利用壓強的公式，代入測量的數(shù)據(jù)可得出表達式；
（3）如果注射器內(nèi)的氣體沒有排干凈或橡皮帽漏氣，會使得測量值變��；
（4）根據(jù)拉動甲、乙兩個注射器的活塞的橫截面積，分別計算出標準大氣壓所需要的拉力即可選擇；
（5）實驗小組的實驗原理是：先排出注射器內(nèi)的空氣，這樣在往外拉活塞時，由于外界大氣壓的作用，要拉動活塞需要很大的力，這個力的大小為F=P_大氣S，故測出活塞橫截面積S和拉動時的拉力F，就可根據(jù)P_大氣=$\frac{F}{S}$求出大氣壓強的值．

解答 解：（1）實驗時，把活塞推至注射器筒底端是為了排出注射器中的空氣，使注射器密封．
（2）當注射器中的活塞開始滑動時，彈簧測力計的拉力與大氣的壓力剛好平衡，因此需要記錄此時的示數(shù)；
注射器是一個圓柱體形狀，因此，應量出其刻度部分的長度，再讀出空積V，得出活塞的面積S=$\frac{V}{L}$將測量結(jié)果代入壓強公式得：P=$\frac{F}{S}$=$\frac{F}{\frac{V}{L}}$=$\frac{FL}{V}$．
（3）注射器內(nèi)空氣沒有排干凈或橡皮帽漏氣測得的大氣壓值都偏��；
（4）因甲、乙、注射器，活塞的橫截面積分別為0.5cm²、2cm²，
①當大氣壓約為10⁵Pa，當面積為0.5cm²，即0.00005m²時，由P=$\frac{F}{S}$，可得F₁=pS₁=10⁵Pa×0.00005m²=5N；
②當大氣壓約為10⁵Pa，當面積為2cm²，即0.0002m²時，由P=$\frac{F}{S}$，可得F₂=pS₂=10⁵Pa×0.0002m²=20N，
因為已知彈簧測力計量程為15N，乙超過了測力計的量程，
所以實驗時應選用甲注射器；
（5）從實驗結(jié)果看，測量結(jié)果小于一標準大氣壓，造成誤差的主要原因是由于注射器內(nèi)的空氣沒有排盡、或橡皮帽密封不好、拉力和長度讀數(shù)不準確等；拉動活塞時活塞和筒壁間有摩擦這會造成最終測量的結(jié)果偏大．
故答案為：（1）排盡筒內(nèi)的空氣，密封注射器；（2）$\frac{FL}{V}$；（3）偏�。唬�4）甲；乙超過了測力計的量程；（5）空氣沒有排盡；吸盤的氣密性不好．

點評 利用注射器測量大氣壓時，用到的公式是p=$\frac{F}{S}$所以要分別測大氣壓力F和活塞的橫截面積S．利用二力平衡可通過彈簧測力計測出大氣壓力，利用幾何知識可得出活塞的面積S，便可求出大氣壓的值了．