Question

16．小明利用最大刻度值標(biāo)有2.5mL的一次性注射器等器材，對(duì)大氣壓的值進(jìn)行測(cè)量．其實(shí)驗(yàn)步驟如下：
a．先將活塞推至注射器底端，再用橡皮帽封住注射器的小孔．
b．按圖組裝器材，用左手托住彈簧測(cè)力計(jì)保持它在水平方向，然后用右手水平向右慢慢地拉動(dòng)注射器筒，當(dāng)注射器中的活塞剛開(kāi)始向左滑動(dòng)時(shí)，記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為5.5N．松手時(shí)發(fā)現(xiàn)注射器中的活塞向右滑動(dòng)瞬間，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為4.5N．
c．測(cè)出注射器全部刻度的長(zhǎng)度為5cm．  
d．根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，算出大氣壓的值．
（1）實(shí)驗(yàn)所用的器材為：注射器、彈簧測(cè)力計(jì)、細(xì)繩、橡皮帽、水和刻度尺．
（2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中小明讓彈簧測(cè)力計(jì)和注射器筒保持在水平方向，目的是為了減小重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，從而提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確程度．
（3）根據(jù)小明測(cè)得的數(shù)據(jù)計(jì)算出大氣壓的值為1×10⁵Pa
（4）小明發(fā)現(xiàn)，同學(xué)們?cè)谧龃藢?shí)驗(yàn)時(shí)測(cè)得的大氣壓值誤差較大，對(duì)此小明與同學(xué)找出了下列可能的原因：
①橡皮帽封住的注射器小孔中有殘余氣體；
②活塞與注射器筒壁間有摩擦；
③彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)沒(méi)有讀準(zhǔn)；
④活塞與注射器筒壁不完全密封．
上述原因一定會(huì)使測(cè)量值小于真實(shí)值的是①④．

Answer 1

分析 （1）該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理是：p=$\frac{F}{S}$，據(jù)此可知實(shí)驗(yàn)中要測(cè)出注射器的長(zhǎng)度，因此要用到刻度尺．
（2）地球表面上的一切物體都要受到重力，所以乙圖中注射器的活塞也要受到重力；
（3）注射器的容積可通過(guò)圖中讀出，其單位為ml，注射器是圓柱體，利用公式V=SL的變形，可求其橫截面積的大��；
根據(jù)物體受力平衡，求出大氣對(duì)活塞的壓力；根據(jù)公式p=$\frac{F}{S}$將測(cè)得的壓力和面積代入公式即可算出壓強(qiáng)的大�。�
（4）注射器筒內(nèi)有空氣或沒(méi)有讀準(zhǔn)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)都會(huì)導(dǎo)致測(cè)量值大于真實(shí)值．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)中要測(cè)出注射器的長(zhǎng)度，因此除了：注射器、彈簧測(cè)力計(jì)、細(xì)繩、橡皮帽、水，還要有刻度尺．
（2）在豎直方向拉活塞時(shí)，由于活塞受到自身的重力，會(huì)增大彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，所以讓彈簧測(cè)力計(jì)和注射器筒保持在水平方向，目的是為了減小重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，從而提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確程度．
（3）讀圖可知，注射器容積為2.5ml，即2.5cm³．注射器全部刻度的長(zhǎng)度L=5cm；
因?yàn)樽⑸淦鳛閳A柱體，根據(jù)V=SL可得，S=$\frac{V}{L}$=$\frac{2.5c{m}^{3}}{5cm}$=0.5cm²；
實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于當(dāng)注射器中的活塞剛開(kāi)始向左滑動(dòng)時(shí)，大氣對(duì)活塞的壓力和向左的摩擦力與水平向右的拉力平衡；
即：F+f=F₁；
松手時(shí)發(fā)現(xiàn)注射器中的活塞向右滑動(dòng)瞬間，大氣對(duì)活塞的壓力和向右摩擦力與測(cè)力計(jì)水平向左的拉力平衡；
即：F-f=F₂；
兩式相加即可得：F=$\frac{1}{2}$（F₁+F₂）=$\frac{1}{2}$（5.5N+4.5N）=5N，所以大氣對(duì)活塞的壓力F=5N；
所以壓強(qiáng)為p=$\frac{F}{S}$=$\frac{5N}{0.5×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=1×10⁵Pa；
（4）活塞與注射器筒壁不完全密封，橡皮帽封住的注射器小孔中有殘余氣體，都會(huì)使拉力變小，在面積不變的情況下，測(cè)得的大氣壓會(huì)偏�。换钊�與注射器筒壁間有摩擦?xí)��?dǎo)致測(cè)量值大于真實(shí)值，故選①④．
故答案為：（1）刻度尺；（2）重力；（3）1×10⁵；（4）①④．

點(diǎn)評(píng) 本題屬實(shí)驗(yàn)探究題，實(shí)驗(yàn)探究題一般對(duì)學(xué)生的要求都較高，不僅要求學(xué)生熟練掌握課本上所學(xué)的相關(guān)知識(shí)，還要求學(xué)生具有一定的物理素養(yǎng)．