Question

7．實驗桌上有細線若干、兩種規(guī)格的鉤碼（0.5N、2N）足夠多，彈簧測力計一只（量程為5N、分度值為0.2N）、三種規(guī)格的注射器A、B、C（量程分別為20ml、10ml和5ml）、滑輪一只以及刻度尺一把．要求利用現(xiàn)有器材粗略測量大氣壓強．甲同學(xué)設(shè)計的方案如圖甲所示，乙同學(xué)設(shè)計的方案如圖乙所示．請回答下列問題：
（1）實驗中，應(yīng)該在活塞剛開始滑動時，讀取彈簧測力計的示數(shù)（或鉤碼的重力）；
（2）甲同學(xué)在實驗時發(fā)現(xiàn)，彈簧測力計被拉到5N時，活塞仍沒有移動．欲仍然采用此方案完成實驗，需做的改進是：換用C注射器．
（3）請把甲同學(xué)設(shè)計的數(shù)據(jù)記錄表格補充完整，標(biāo)有“--”符號的空格不填．

鉤碼的個數(shù)	大氣對活塞壓力F/N	注射器的刻度部分容積V/m3	注射器全部刻度的長L/cm	大氣壓強的值P/Pa
--	--	--	--	--

（4）用上表所測量的物理量可得出大氣壓強的值為p=$\frac{FL}{V}$．
（5）實驗過程中注射器筒內(nèi)漏進了少量空氣，則測得的大氣壓強偏�。ù�/�。�．
（6）按乙方案實驗時，在增減鉤碼時無法達到實驗要求，還需要的操作是：加掛一定鉤碼后，再用彈簧測力計向下拉，當(dāng)觀察到剛開始滑動時讀數(shù)．

Answer 1

分析 根據(jù)p=$\frac{F}{S}$，用彈簧測力計或鉤碼來求F，根據(jù)注射器容積和刻度的長來求面積，這就是這一實驗的基本設(shè)計思路．據(jù)此我們不難分析：
（1）注射器內(nèi)的空氣我們要事先排凈，拉動活塞滑動時的拉力就約等于大氣對活塞的壓力；
（2）壓力的大小跟活塞的作用面積有關(guān)，在大氣壓強一定時，面積越小，壓力會越小，所以應(yīng)選擇較小的注射器；
（3）測橫截面積時，根據(jù)公式S=$\frac{V}{L}$，我們還要量一個注射器刻度的長；
（4）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．
（5）對注射器的密閉性來說，橡皮帽已經(jīng)很好封住注射器的小孔，那么漏氣的主要原因是活塞的密閉性，所以要盡可能的減小氣體從活塞進入；
（6）因為很難保證拉力的大小正好是鉤碼重的整數(shù)倍，所以借助彈簧測力計還是很有必要的．

解答 解：（1）當(dāng)活塞剛開始滑動時，說明拉力正好克服了大氣的壓力，是一對平衡力，此時彈簧測力計的示數(shù)就等于大氣產(chǎn)生的壓力；
（2）因為大氣的壓強是一定的，根據(jù)公式F=pS，受力面積越小，壓力也會越小，所以當(dāng)彈簧測力計量程不夠時，可換用量程更小的C注射器；
（3）要想得到活塞的橫截面積S，根據(jù)公式S=$\frac{V}{L}$，我們還，我們必須還要量出注射器所有刻度的長L；
（4）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=$\frac{V}{L}$根據(jù)p_大氣=$\frac{F}{S}$=$\frac{F}{\frac{V}{L}}$=$\frac{FL}{V}$可知大氣壓值．
（5）實驗時，若筒內(nèi)空氣沒有排盡，測量結(jié)果小于一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓；
（6）因為鉤碼的重力已經(jīng)固定，缺少靈活性，所以加掛一定鉤碼后，再用彈簧測力計向下拉，當(dāng)觀察到剛開始滑動時讀數(shù)；
（5）使用定滑輪改變力的方向，可使我們在拉動注射器或測量長度時操作更方便．
故答案為：（1）活塞剛開始滑動； （2）換用C注射器；（3）注射器全部刻度的長度L/cm；（4）$\frac{FL}{V}$；（5）�。唬�6）加掛一定鉤碼后，再用彈簧測力計向下拉，當(dāng)觀察到剛開始滑動時讀數(shù)．

點評 此類實驗依據(jù)了p=$\frac{F}{S}$，彈簧測力計測出的拉力正好是大氣對活塞的壓力，活塞的橫截面積就是力的作用面積，這樣就可以求出大氣壓強了．兩種方案對比，甲方案更直接，但需要一支量程足夠大的測力計，乙方案鉤碼的重固定，無法保證讀數(shù)為整數(shù)，也需要借助測力計來測量．具體操作中，受客觀條件的影響，此實驗很難保測量的準(zhǔn)確性．