Question

10．如圖是小剛做“估測大氣壓的值”的實驗示意圖．
（1）請將下列實驗步驟補充完整．
A．把注射器的活塞推至注射器筒的底端，排盡筒內(nèi)的空氣．然后，用橡皮帽封位注射器的小孔．
B．用細尼龍繩拴住注射器活塞的頸部，使繩的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．當注射器中的活塞剛開始滑動時，記下彈簧測力計的示數(shù)，即等于大氣對活塞的壓力F．
C．用刻度尺測出注射器的全部刻度的長度，記為L，讀出注射器的容積V，則活塞的面積S=$\frac{V}{L}$．
D．最后計算出此時大氣壓的數(shù)值p=$\frac{FL}{V}$（寫出表達式）．
（2）B中測量大氣對活塞的壓力F應(yīng)用的是二力平衡的原理．
（3）實驗A過程中，小王發(fā)現(xiàn)注射器頂端裝針頭處，空氣無法排盡．這將使得測量結(jié)果比當天氣壓偏�。�小王聯(lián)想到去醫(yī)院打針的情景，采取了簡單的辦法將注射器內(nèi)空氣排盡．請問他的方法將注射器內(nèi)抽滿水，端口向上推動活塞，排水，使得頂端保留水，再封口．
（4）小吳一組實驗多次后發(fā)現(xiàn)測量結(jié)果總比當天氣壓大的多，通過對比其他器材，經(jīng)過思考后發(fā)現(xiàn)原因可能是活塞與桶內(nèi)壁摩擦比較大．

Answer 1

分析 （1）本實驗的原理是：先排出注射器內(nèi)的空氣，再向外拉活塞，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．
（2）測量大氣對活塞的壓力F時，應(yīng)用的是二力平衡的原理．
（3）當注射器里面有氣體時，則筒內(nèi)氣體就有一定的壓強，會造成拉力F偏小，在面積S不變時，所測量的大氣壓值會偏小．
（4）注射器內(nèi)的空氣沒有排盡和拉動活塞時活塞和筒壁間有摩擦都會影響拉力的大小，并結(jié)合壓強的計算公式分析出測量值與真實值之間的差異．

解答 解：（1）補充步驟：
A、把注射器的活塞推至注射器筒的底端，排盡筒內(nèi)的空氣．然后，用橡皮帽封住注射器的小孔；
B、當注射器中的活塞剛開始滑動時，記下的彈簧測力計示數(shù)，就是大氣對活塞的壓力F；
C、用刻度尺測出注射器的全部刻度的長度L，讀出注射器的容積V，則活塞的面積S=$\frac{V}{L}$；
D、此時大氣壓的數(shù)值p=$\frac{F}{S}$=$\frac{F}{\frac{V}{L}}$=$\frac{FL}{V}$；
（2）活塞剛被拉動時，由二力平衡的條件可知：此時大氣壓強產(chǎn)生的壓力和彈簧測力計的示數(shù)相等．
（3）如果筒內(nèi)空氣沒有排盡，會造成拉力F偏小，在面積S不變時，所測量的大氣壓值會偏�。�
將注射器內(nèi)抽滿水，端口向上推動活塞，排水，使得頂端保留水，再封口，可以采用這一簡單的方法將注射器內(nèi)空氣排盡．
（4）如果活塞與注射器內(nèi)壁間的摩擦較大時，需要的拉力會更大，因此測得的結(jié)果將偏大．
故答案為：（1）剛開始滑動；全部刻度的長度；$\frac{V}{L}$；$\frac{FL}{V}$；     
（2）二力平衡；
（3）偏�。粚⒆⑸淦鲀�(nèi)抽滿水，端口向上推動活塞，排水，使得頂端保留水，再封口；                                 
（4）活塞與桶內(nèi)壁摩擦比較大．

點評 利用注射器測量大氣壓時，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．