Question

3．某科學(xué)實(shí)驗(yàn)小組利用注射器、彈簧測力計、刻度尺等器材測量大氣壓強(qiáng)的值，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，（這一過程的目的是排盡注射器內(nèi)的空氣 ）然后再用橡皮帽封住注射器的小孔．
b．如圖，用細(xì)尼龍繩拴住注射器活塞的頸部，使繩的另一端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)注射器中的活塞開始緩緩移動時，記下彈簧測力計的示數(shù)為30N．
c．如圖，用刻度尺測出注射器全部刻度的長度為6.00cm．
d．計算得到大氣壓強(qiáng)的數(shù)值為9×10⁴Pa．
（1）小明發(fā)現(xiàn)，同學(xué)們在做此實(shí)驗(yàn)時測得的大氣壓值誤差很大，對此小明與同學(xué)找出了下列可能的原因：
①橡皮帽封住的注射器小孔中仍有殘余氣體；
②活塞與注射器筒壁間有摩擦；
③彈簧測力計的示數(shù)沒有讀準(zhǔn)；
④活塞與注射器筒壁不完全密封．
上述原因一定會使測量值小于真實(shí)值的是B．
A．①③；       B．①④；      C．②③；       D．②④．
（2）小紅對小明所做實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，在完成a、b步驟，活塞口到注射器底端后，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注射器筒，記下彈簧測力計的示數(shù)為1.0N”這一實(shí)驗(yàn)步驟，這是為什么？減小摩擦力對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響．

Answer 1

分析 a、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．
c、根據(jù)刻度尺的分度值讀出注射器全部刻度的長度．
d、注射器的容積可通過圖中讀出，其單位為ml，注射器是圓柱體，利用公式V=SL的變形，可求其橫截面積的大��；
根據(jù)二力平衡的條件，當(dāng)活塞剛剛拉動時，彈簧測力計的拉力與大氣對活塞的壓力是一對平衡力；再根據(jù)公式p_大氣=$\frac{F}{S}$將測得的壓力和面積代入公式即可算出壓強(qiáng)的大小；
（1）注射器筒內(nèi)有空氣或沒有讀準(zhǔn)彈簧測力計的示數(shù)都會導(dǎo)致測量值大于真實(shí)值．
（2）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，拉力F大于大氣對活塞的壓力，從而影響測量結(jié)果．

解答 解：a、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．
c、讀圖可知，注射器全部刻度的長度L=6.00cm；
d、因?yàn)樽⑸淦鳛閳A柱體，根據(jù)注射器容積為20ml，即V=20cm³．
則根據(jù)體積公積可得，S=$\frac{V}{L}$=$\frac{20c{m}^{3}}{6cm}$=$\frac{10}{3}$cm²═$\frac{10}{3}$×10^-4m²，
由于實(shí)驗(yàn)時彈簧測力計的示數(shù)F=30N，這就是大氣對活塞的壓力，將其代入公式得，
p_大氣=$\frac{F}{S}$=$\frac{30N}{\frac{10}{3}×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=9×10⁴Pa；
（3）活塞與注射器筒壁不完全密封，注射器筒內(nèi)有空氣會使拉力變小，在面積不變的情況下，測得的大氣壓會偏�。粵]有讀準(zhǔn)彈簧測力計的示數(shù)也會導(dǎo)致測量值小于真實(shí)值，也會大于真實(shí)值，故選B．
（4）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，拉力F大于大氣對活塞的壓力，從而使測量值偏大．所以小紅的這一實(shí)驗(yàn)步驟，是為了減小摩擦力對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響．
故答案為：a、排盡注射器內(nèi)的空氣；
c、6.00；
d、9×10⁴；
（1）B；
（2）減小摩擦力對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響．

點(diǎn)評 本題屬實(shí)驗(yàn)探究題，實(shí)驗(yàn)探究題一般對學(xué)生的要求都較高，關(guān)鍵是在弄清實(shí)驗(yàn)的原理，然后才能分析出實(shí)驗(yàn)需要測量的是哪些物理量，怎么才能計算出大氣壓強(qiáng)的值．