Question

1．小濱同學利用最大刻度值標有2.5mL的一次性注射器等器材，對大氣壓的值進行測量，其實驗步驟如下：
a．將活塞推至注射器底端，用橡皮帽封住注射器的小孔；
b．用細繩拴住注射器活塞的頸部，使繩的另一端與固定在豎直墻上的彈簧測力計的掛鉤相連，然后水平向右慢慢地拉動注射器筒，如圖所示．當注射器中的活塞剛開始滑時，記下彈簧測力計的示數(shù)為5N
c．測出注射器全部刻度的長度為4 cm；
d．根據(jù)測量數(shù)據(jù)，算出大氣壓的值．
（1）該實驗的實驗原理是$\frac{F}{S}$．該實驗所用的器材為：注射器、彈簧測力計、細繩、橡皮帽和刻度尺．
（2）根據(jù)數(shù)據(jù)計算出大氣壓強是8×10⁴Pa；
（3）小濱發(fā)現(xiàn)，同學們在做此實驗時測得的大氣壓值誤差較大，對此小濱與同學找出了下列可能的原因：①橡皮帽封住的注射器小孔中有殘余氣體；②活塞與注射器筒壁間有摩擦；③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值的是①③．（選填序號）

Answer 1

分析 （1）該實驗的實驗原理是：p=$\frac{F}{S}$，實驗中要測出注射器的長度，因此要用到刻度尺；
（2）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=$\frac{F}{S}$將測得的壓力和面積代入公式即可算出壓強的大小；
（3）注射器筒內(nèi)有空氣或沒有讀準彈簧測力計的示數(shù)都會導(dǎo)致測量值大于真實值．

解答 解：（1）該實驗的實驗原理是：p=$\frac{F}{S}$，實驗中要測出注射器的長度，因此除了：注射器、彈簧測力計、細繩、橡皮帽、水，還要有刻度尺．
（2）讀圖可知，注射器容積為2.5ml，即2.5cm³．注射器全部刻度的長度L=4cm，因為注射器為圓柱體，根據(jù)其體積公積可得，S=$\frac{V}{L}$=$\frac{2.5c{m}^{3}}{4cm}$=0.625cm²；實驗時，彈簧測力計的示數(shù)F=5N，這就是大氣對活塞的壓力，將其代入公式得，
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{5N}{0.625×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=8×10⁴Pa；
（3）活塞與注射器筒壁不完全密封，橡皮帽封住的注射器小孔中有殘余氣體，都會使拉力變小，在面積不變的情況下，測得的大氣壓會偏��；活塞與注射器筒壁間有摩擦會導(dǎo)致測量值大于真實值．
故答案為：（1）p=$\frac{F}{S}$；刻度尺；（2）8×10⁴；（3）①③．

點評 本題屬實驗探究題，實驗探究題一般對學生的要求都較高，不僅要求學生熟練掌握課本上所學的相關(guān)知識，還要求學生具有一定的物理素養(yǎng)．