Question

4．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．先讓注射器吸入少量水，然后將活塞推至注射器底端，當(dāng)注射器的小孔充滿水后，再用橡皮帽封住注射器的小孔；
b．用細(xì)繩拴住注射器活塞的頸部，使繩的另一端與彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤相連，然后水平向右慢慢地拉動(dòng)注射器筒，如圖所示．當(dāng)注射器中的活塞開始滑動(dòng)時(shí)，記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為7.5N；
c．用刻度尺測(cè)出注射器刻度部分的長度為4cm；
d．根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，算出大氣壓的值．
（1）請(qǐng)將以上實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整；
（2）步驟a的目的是排盡筒內(nèi)的空氣；
（3）本實(shí)驗(yàn)中測(cè)量的是注射器活塞（筒/活塞）受到的大氣壓，測(cè)量其受到的大氣壓力所用到的物理原理是二力平衡；
（4）注射器活塞的橫截面積是0.625cm²，根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算大氣壓強(qiáng)是1.2×10⁵Pa；
（5）小紅對(duì)小明所做實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，在完成a、b步驟、活塞回到注射器底端后，添加了“取下封住注射器小孔的橡皮帽，再次水平向右慢慢勻速拉動(dòng)注射器筒，記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為1.2N”這一實(shí)驗(yàn)步驟，這是為了減小摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響減小摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，小紅計(jì)算出的大氣壓強(qiáng)是1.0×10⁵Pa．

Answer 1

分析 活塞剛被拉動(dòng)時(shí)，由二力平衡的條件可知：此時(shí)大氣壓強(qiáng)產(chǎn)生的壓力和彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)相等．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(cè)出注射器全部帶刻度的長度；
根據(jù)二力平衡的條件，當(dāng)活塞剛剛拉動(dòng)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的拉力與大氣對(duì)活塞的壓力是一對(duì)平衡力；再根據(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�。�
注射器筒內(nèi)有空氣或沒有讀準(zhǔn)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)都會(huì)導(dǎo)致測(cè)量值小于真實(shí)值．
如果活塞與注射器內(nèi)壁間存在摩擦力，注射器在拉力F作用下平衡時(shí)，拉力F大于大氣對(duì)活塞的壓力，從而影響測(cè)量結(jié)果

解答 解：活塞剛被拉動(dòng)時(shí)，由二力平衡的條件可知：此時(shí)大氣壓強(qiáng)產(chǎn)生的壓力和彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)相等．
由圖可知：注射器的全部刻度的長度為4cm；
（2）將活塞推至底部并用橡皮帽堵住小孔，這樣做的目的是為了排盡注射器內(nèi)的空氣；
（3）本實(shí)驗(yàn)中測(cè)量的是注射器活塞受到的大氣壓，測(cè)量其受到的大氣壓力所用到的物理原理是二力平衡；
（4）讀圖可知，注射器容積為2.5ml，即2.5cm³．注射器全部刻度的長度L=4cm，因?yàn)樽⑸淦鳛閳A柱體，根據(jù)其體積公積可得，S=$\frac{V}{L}$=$\frac{2.5c{m}^{3}}{4cm}$=0.625cm²
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．彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F=7.5N，這就是大氣對(duì)活塞的壓力，將其代入公式得，
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{7.5N}{0.625×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=1.2×10⁵Pa；
（5）如果活塞與注射器內(nèi)壁間存在摩擦力，注射器在拉力F作用下平衡時(shí)，拉力F大于大氣對(duì)活塞的壓力，從而使測(cè)量值偏大．所以小紅的這一實(shí)驗(yàn)步驟，是為了減小摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響．
p′=$\frac{F′}{S}$=$\frac{7.5N-1.2N}{0.625×1{0}^{-4}{m}^{2}}$≈1.01×10⁵Pa；
故答案為：開始滑動(dòng)；刻度部分；
（2）排盡筒內(nèi)的空氣；
（3）活塞；二力平衡；
（4）0.625；1.2×10⁵；
（5）減小摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響；1.01×10⁵Pa．

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)．