Question

10．小強(qiáng)同學(xué)利用注射器、彈簧測力計(jì)和刻度尺估測大氣壓的值．

（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(dòng)注射器筒，當(dāng)注射器的活塞開始滑動(dòng)時(shí)，記下彈簧測力計(jì)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(shí)驗(yàn)過程中注射器筒內(nèi)漏進(jìn)了少量空氣．則測得的大氣壓值偏�。ㄌ睢捌�大”、“偏小”或“不變”）
（4）實(shí)驗(yàn)室有甲、乙兩個(gè)注射器，活塞的橫截面積分別為0.5cm²和2cm²，若彈簧測力計(jì)量程為10N，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)選用甲（選填“甲”或“乙”）注射器，理由是乙超過了測力計(jì)的量程．
（5）同學(xué)們發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)誤差較大，請分析該實(shí)驗(yàn)過程中導(dǎo)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(shí)驗(yàn)中要排出注射器內(nèi)的空氣，這樣在拉動(dòng)活塞時(shí)，注射器內(nèi)部會(huì)接近于真空，這樣才能測出大氣的壓力；
（2）明確實(shí)驗(yàn)的原理，才能完成實(shí)驗(yàn)步驟的補(bǔ)充．當(dāng)注射器中的活塞開始滑動(dòng)時(shí)，此時(shí)彈簧測力計(jì)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(qiáng)的公式，代入測量的數(shù)據(jù)可得出表達(dá)式；
（3）如果注射器內(nèi)的氣體沒有排干凈或橡皮帽漏氣，會(huì)使得測量值變�。�
（4）根據(jù)拉動(dòng)甲、乙兩個(gè)注射器的活塞的橫截面積，分別計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)大氣壓所需要的拉力即可選擇；
（5）實(shí)驗(yàn)小組的實(shí)驗(yàn)原理是：先排出注射器內(nèi)的空氣，這樣在往外拉活塞時(shí)，由于外界大氣壓的作用，要拉動(dòng)活塞需要很大的力，這個(gè)力的大小為F=P_大氣S，故測出活塞橫截面積S和拉動(dòng)時(shí)的拉力F，就可根據(jù)P_大氣=$\frac{F}{S}$求出大氣壓強(qiáng)的值．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(dāng)注射器中的活塞開始滑動(dòng)時(shí)，彈簧測力計(jì)的拉力與大氣的壓力剛好平衡，因此需要記錄此時(shí)的示數(shù)；
注射器是一個(gè)圓柱體形狀，因此，應(yīng)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(qiáng)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(dāng)大氣壓約為10⁵Pa，當(dāng)面積為0.5cm²，即0.00005m²時(shí)，由P=$\frac{F}{S}$，可得F₁=pS₁=10⁵Pa×0.00005m²=5N；
②當(dāng)大氣壓約為10⁵Pa，當(dāng)面積為2cm²，即0.0002m²時(shí)，由P=$\frac{F}{S}$，可得F₂=pS₂=10⁵Pa×0.0002m²=20N，
因?yàn)橐阎獜椈蓽y力計(jì)量程為15N，乙超過了測力計(jì)的量程，
所以實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)選用甲注射器；
（5）從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，測量結(jié)果小于一標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)確等；拉動(dòng)活塞時(shí)活塞和筒壁間有摩擦這會(huì)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(jì)的量程；（5）空氣沒有排盡；吸盤的氣密性不好．

點(diǎn)評 利用注射器測量大氣壓時(shí)，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(jì)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．