Question

9．圖甲、乙是小華做“估測大氣壓的值”的實驗示意圖．

（1）請將下列實驗步驟補充完整．
A．把活塞推至注射器筒的底端，用細(xì)尼龍繩拴住活塞的頸部，并使繩與彈簧測力計的掛鉤相連，然后水平向右慢慢拉動注射器筒，當(dāng)活塞滑動時，記下彈簧測力計的示數(shù)為F₁，此即摩擦力．
B．然后再次將活塞推至注射器筒的底端，并用橡皮帽封住注射器的小孔．水平向右慢慢拉動注射器筒，當(dāng)活塞剛剛開始滑動時，記下彈簧測力計的示數(shù)為F₂，大氣對活塞的壓力F為F₂-F₁．
C．用刻度尺測出注射器的有刻度部分的長度，記為l，讀出注射器的容積為V，則活塞的面積S=$\frac{V}{L}$．
D．最后計算出此時大氣壓的數(shù)值p=$\frac{（{F}_{2}-{F}_{1}）L}{V}$（寫出表達(dá)式）．
（2）實驗中，小華正確使用了測量儀器，且讀數(shù)正確，但她發(fā)現(xiàn)測量結(jié)果總是偏小．其主要原因是注射器內(nèi)的空氣無法排盡、活塞與注射器壁間存在摩擦．
（3）如果實驗中，彈簧測力計的量程嫌小，除了可以換大量程彈簧測力計外，更好的辦法是減小注射器的橫截面積．

Answer 1

分析 明確實驗的原理，才能完成實驗步驟的補充．
（1）A、沒用橡皮帽堵住針筒前，拉力與摩擦力相平衡，大小相等，
B、用橡皮帽封住注射器的小孔，當(dāng)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；大氣對活塞的壓力F為F₂-F₁；
C、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；
D、利用壓強的公式，代入測量的數(shù)據(jù)可得出表達(dá)式；
（2）當(dāng)注射器漏氣時，會造成拉力F偏小，在面積S不變時，所測量的大氣壓值會偏小．
（3）彈簧測力計的量程嫌小，可以減小注射器的橫截面積、增大彈簧測力計的量程．

解答 解：（1）a、沒用橡皮帽堵住針筒前，拉力與摩擦力相平衡，大小相等，故F₁=f，彈簧測力計的示數(shù)為摩擦力．
b、當(dāng)能拉動活塞時，說明此時拉力等于大氣對活塞的壓力和摩擦力的和．故記下的彈簧測力計示數(shù)F₂，故大氣對活塞的壓力F=F₂-F₁；
c、已知注射器筒上所標(biāo)明的容積V，用刻度尺測出注射器的全部刻度長度L，故注射器活塞的面積為S=$\frac{V}{L}$；
d、根據(jù)P_大氣=$\frac{F}{S}$=$\frac{{F}_{2}-{F}_{1}}{\frac{V}{L}}$=$\frac{（{F}_{2}-{F}_{1}）L}{V}$可知大氣壓值．
（2）實驗測出的大氣壓值比大氣壓強的實際值偏小，產(chǎn)生原因如：注射器內(nèi)的空氣無法排盡、活塞與注射器壁間存在摩擦．
（3）如果實驗中，彈簧測力計的量程嫌小，除了可以換大量程彈簧測力計外，更好的辦法是可以減小注射器的橫截面積．
故答案為：（1）a、摩擦力；b、F₂-F₁；c、有刻度部分的長度；$\frac{V}{L}$；d、$\frac{（{F}_{2}-{F}_{1}）L}{V}$；
（2）注射器內(nèi)的空氣無法排盡、活塞與注射器壁間存在摩擦；
（3）減小注射器的橫截面積．

點評 本題屬實驗探究題，實驗探究題一般對學(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，還要求學(xué)生具有一定的物理素養(yǎng)．