Question

15．如圖所示利用容積為V的注射器，彈簧測(cè)力計(jì)和刻度尺估測(cè)大氣壓值，實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①將注射器活塞推到底端并用橡皮膜堵住小孔，目的是排出注射器中的空氣．
②用彈簧測(cè)力計(jì)鉤住活塞，水平向右緩慢拉動(dòng)活塞，當(dāng)活塞剛被拉動(dòng)時(shí)，記下測(cè)力計(jì)的示數(shù)F，可以認(rèn)為F就等于大氣對(duì)活塞的壓力，理由是可以認(rèn)為活塞處于平衡狀態(tài)；
③用刻度尺量出注射器全部刻度的長(zhǎng)度L，活塞的橫截面積為S=$\frac{V}{L}$（用測(cè)量的量表示）；
（1）完成步驟中的填空．
（2）用測(cè)量的量表示大氣壓的值；
（3）實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)所測(cè)大氣壓值偏小，有人認(rèn)為是活塞與注射器內(nèi)壁有摩擦造成的，你認(rèn)為是否正確？為什么？你認(rèn)為還可能是哪些原因？

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)中要排出注射器內(nèi)的空氣，這樣在拉動(dòng)活塞時(shí)，注射器內(nèi)部會(huì)接近于真空，這樣才能測(cè)出大氣的壓力；
（2）明確實(shí)驗(yàn)的原理，才能完成實(shí)驗(yàn)步驟的補(bǔ)充．當(dāng)注射器中的活塞開(kāi)始滑動(dòng)時(shí)，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)與所受的大氣壓力相等；因活塞為圓柱體，所以活塞的橫截面積可以通過(guò)公式S=$\frac{V}{L}$來(lái)求出，知道注射器的容積，還需要用刻度尺量出其刻度部分的長(zhǎng)度；利用壓強(qiáng)的公式，代入測(cè)量的數(shù)據(jù)可得出表達(dá)式；
（3）若實(shí)驗(yàn)中注射器與活塞之間摩擦較大，則測(cè)得的拉力F變大，在面積不變的情況下，測(cè)得的大氣壓會(huì)偏大．
注射器筒內(nèi)有空氣會(huì)使拉力變小，在面積不變的情況下，測(cè)得的大氣壓會(huì)偏小．

解答 解：（1）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．
（2）當(dāng)注射器中的活塞開(kāi)始滑動(dòng)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的拉力與大氣的壓力剛好平衡，可以認(rèn)為活塞處于平衡狀態(tài)；
因此需要記錄此時(shí)的示數(shù)；
注射器是一個(gè)圓柱體形狀，因此，應(yīng)量出其刻度部分的長(zhǎng)度，再讀出空積V，得出活塞的面積S=$\frac{V}{L}$將測(cè)量結(jié)果代入壓強(qiáng)公式得：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{F}{\frac{V}{L}}$=$\frac{FL}{V}$．
（3）不正確，
因?yàn)槿绻�活塞與注射器內(nèi)壁間的摩擦較大，拉力的測(cè)量值會(huì)偏大，導(dǎo)致測(cè)得的大氣壓值偏大；
所測(cè)大氣壓值偏小的原因可能是：
筒內(nèi)空氣如果沒(méi)有排盡，這樣拉力的測(cè)量值會(huì)偏小，根據(jù)公式p=$\frac{F}{S}$可知，導(dǎo)致測(cè)得的大氣壓值偏�。�
故答案為：①排出注射器中的空氣；②平衡；③S=$\frac{V}{L}$；（3）不正確；因?yàn)槿绻�活塞與注射器內(nèi)壁間的摩擦較大，拉力的測(cè)量值會(huì)偏大，導(dǎo)致測(cè)得的大氣壓值偏大；
所測(cè)大氣壓值偏小的原因可能是筒內(nèi)空氣沒(méi)有排盡，拉力的測(cè)量值會(huì)偏小，導(dǎo)致測(cè)得的大氣壓值偏�。�

點(diǎn)評(píng) 利用注射器測(cè)量大氣壓時(shí)，用到的公式是p=$\frac{F}{S}$所以要分別測(cè)大氣壓力F和活塞的橫截面積S．利用二力平衡可通過(guò)彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出大氣壓力，利用幾何知識(shí)可得出活塞的面積S，便可求出大氣壓的值了．對(duì)測(cè)量結(jié)果的評(píng)估則主要看是否對(duì)幾個(gè)測(cè)量值造成了影響，造成了怎樣的影響，最后確定是偏大或偏小．