Question

实验桌上有细线若干、两种规格的钩码（0.5N、2N）足够多、弹簧测力计一只（量程为5N、分度值为0.2N）、三种规格的注射器A、B、C（量程分别为20ml、10ml和5ml）、滑轮一只以及刻度尺一把．要求利用现有器材粗略测量大气压强．甲同学设计的方案如图所示，乙同学设计的方案如图所示．

请回答下列问题：
（1）把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用橡皮帽堵住注射器的小孔，这样做的目的是

排净里面的空气

．
（2）实验中，应该在

活塞刚开始滑动

时，读取弹簧测力计的示数（或钩码的重力）；
（3）甲同学在实验时发现，弹簧测力计被拉到5N时，活塞仍没有移动．欲仍然采用上述器材和方法完成实验，需作的改进是：

换用量程为5ml的小注射器

．
（4）请你帮他把乙同学设计的数据记录表格补充完整，标有“--”符号的空格不需要填写．

钩码的个数	大气对活塞的压力F/N	注射器的容积V/ml		活塞的横截面积S/m2	大气压强的值P/Pa
--	--	--	--	--	--

（5）小明了解到班内同学的实验误差普遍很大，有的偏大，有的偏小．请分析，该实验过程中导致误差的因素有（请写出一条）

注射器内空气没有排净

．
（6）按乙方案实验时，挂上最后一个钩码后，发现活塞开始加速运动，为了既快捷又较准确地测出大气压力F，你认为最恰当的操作是：

取下加上的钩码改用弹簧测力计拉

．

Answer 1

分析：根据公式p=

F

S

，用弹簧测力计或钩码来求F，根据注射器容积和刻度的长来求面积，这就是这一实验的基本设计思路．据此我们不难分析：
（1）（2）注射器内的空气我们要事先排净，拉动活塞滑动时的拉力就约等于大气对活塞的压力；
（3）压力的大小跟活塞的作用面积有关，在大气压强一定时，面积越小，压力会越小，所以应选择较小的注射器；
（4）测横截面积时，根据公式S=

V

L

，我们还要量一个注射器刻度的长；
（5）实验中，空气没有排净、活塞与注射器筒的摩擦、读数时机的选择等都会影响到测量的结果；
（6）相比之下，甲方案更容易操作，因为我们很难保证拉力的大小正好是钩码重的整数倍．

解答：解：（1）根据实验的原理，只有先排净注射器中的空气，在拉动时里面才能形成真空，大气压的力量才会将活塞紧紧地压住；
（2）当活塞刚开始滑动时，说明拉力正好克服了大气的压力，是一对平衡力，此时弹簧测力计的示数就等于大气产生的压力；
（3）因为大气的压强是一定的，根据公式F=pS，受力面积越小，压力也会越小，所以当弹簧测力计量程不够时，可换用量程更小的5ml的注射器；
（4）要想得到活塞的横截面积S，根据公式S=

V

L

，我们必须还要量出注射器所有刻度的长L；见表格．

钩码的个数	大气对活塞的压力F/N	注射器的容积V/ml	注射器全部刻度的长L/m	活塞的横截面积S/m2	大气压强的值P/Pa
--	--	--	--	--	--

（5）注射器中的空气不可能完全排净，这会使结果偏小；注射器和活塞间有摩擦，这会使结果偏大；此外，弹簧测力计读数时机选择不准也会影响测量的结果；
（6）因为钩码的重力已经固定，缺少灵活性，所以用弹簧测力计拉更方便一些．
故答案为：（1）排尽注射器中的空气；（2）活塞刚开始滑动时；（3）换用5mL的小注射器；
（4）注射器全部刻度的长L/m；（5）注射器中空气没有排净会使结果偏小（注射器和活塞间有摩擦会使结果偏大）；（6）取下加上的钩码改用弹簧测力计拉．

点评：此类实验依据了p=

F

S

，弹簧测力计测出的拉力正好是大气对活塞的压力，活塞的横截面积就是力的作用面积，这样就可以求出大气压强了．但受客观条件的影响，此实验却难保测量的准确性．