Question

小明做“估測(cè)大氣壓值”的實(shí)驗(yàn)．裝置如圖所示：
（1）小明不能采用

乙

（填“甲”、“乙”）圖的裝置來估測(cè)大氣壓強(qiáng)．
（2）實(shí)驗(yàn)步驟如下：
A．把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用橡皮帽封住注射器的小孔；
B．用細(xì)尼龍繩拴住注射器活塞的頸部，繩的另一端與彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤相連，沿正確的方向慢慢拉動(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(cè)數(shù)F；
C．讀出注射器的容積V；D．用刻度尺測(cè)出注射器的全部長(zhǎng)度L．
（3）思考并回答：①實(shí)驗(yàn)步驟A的目的是

排掉注射器中的空氣

．②指出以上實(shí)驗(yàn)步驟中的錯(cuò)誤：

D步驟應(yīng)量出注射器有刻度部分的長(zhǎng)度L′

．③用測(cè)得的物理量表示大氣壓強(qiáng)的表達(dá)式P=

FL′

V

．
（4）實(shí)驗(yàn)時(shí)，可先在活塞周圍涂抹潤(rùn)滑油，然后將其插入針筒中，這樣做有兩個(gè)好處；一是減小

摩擦

；二是可以防止

漏氣

．
（5）有5mL、10mL、20mL三種注射器，你認(rèn)為選擇

5

mL的注射器好一些，為什么？

容積大的注射器，橫截面積大，需要的拉力大，會(huì)超過彈簧測(cè)力計(jì)的量程

．

Answer 1

分析：（1）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）①注射器內(nèi)的空氣排不凈時(shí)，里面的氣體會(huì)產(chǎn)生向外的壓力，而使所測(cè)大氣壓強(qiáng)的數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)比實(shí)際數(shù)值偏��；
②注射器的有效長(zhǎng)度應(yīng)從有刻度的位置測(cè)算，而不是全部長(zhǎng)度；
③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(cè)出注射器的有效長(zhǎng)度，利用讀出的體積V求出活塞橫截面積S和拉動(dòng)時(shí)的拉力F，就可求出大氣壓強(qiáng)的值．
（4）減小摩擦的方法：從壓力大小和接觸面的粗糙程度考慮，減小壓力，減小接觸面的粗糙程度，使接觸面脫離，用滾動(dòng)代替滑動(dòng)摩擦；
（5）從彈簧測(cè)力計(jì)的量程這一角度考慮，分析選擇注射器．

解答：解：（1）乙圖裝置中，向下拉活塞時(shí)，由于活塞受到自身的重力，會(huì)減小彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)；
（3）①把注射器的活塞推至注射器筒的底端，會(huì)把注射器的空氣排掉，然后用橡皮帽封住注射器的小孔，是防止注射器外的空氣從小孔進(jìn)入；
②注射器的體積是活塞的面積和注射器有效長(zhǎng)度的成積，有效長(zhǎng)度是指注射器帶刻度的部分；
③注射器活塞的面積為S=

V

L′

，
∵p=

F

s

∴二力平衡的條件可知：
F=P_大氣s=P_大氣

V

L′

所以，P_大氣=

FL′

V

．
（4）在活塞周圍涂抹潤(rùn)滑油，這是在壓力一定時(shí)，通過減小筒壁與活塞的粗糙程度來減小摩擦的；
實(shí)驗(yàn)時(shí)若注射器內(nèi)空氣沒有排盡，大氣壓等于注射器內(nèi)壓強(qiáng)加上拉力產(chǎn)生的壓強(qiáng)，這樣會(huì)使得測(cè)得的大氣壓值偏�。�
所以實(shí)驗(yàn)時(shí)，可先在活塞周圍涂抹潤(rùn)滑油，然后將其插入針筒中，這樣做有兩個(gè)好處；一是減小摩擦；二是防止漏氣，密封性好．
（5）因?yàn)槿莘e大的注射器，橫截面積大，需要的拉力大，會(huì)超過彈簧測(cè)力計(jì)的量程，所以選項(xiàng)5mL的注射器好一些．
故答案為：（1）乙；（3）①排掉注射器中的空氣；②D步驟應(yīng)量出注射器有刻度部分的長(zhǎng)度L′；③

FL′

V

；
（4）摩擦； 漏氣；（5）5；容積大的注射器，橫截面積大，需要的拉力大，會(huì)超過彈簧測(cè)力計(jì)的量程．

點(diǎn)評(píng)：此題的綜合性較強(qiáng)，既考查了二力平衡條件的應(yīng)用、大氣壓強(qiáng)的特點(diǎn)、固體壓強(qiáng)的計(jì)算公式p=

F

s

等知識(shí)點(diǎn)，又考查了學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)分析和解決實(shí)際問題的能力．