Question

小明所设计的“估测大气压的值”的实验方案如下：
①把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用-个橡皮帽封住注射器的小孔；这样做的目的是

排尽筒内的空气

．
②如图8所示，用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部，使绳的另一端与固定在墙上的弹簧测力计的挂钩相连，然后水平向右慢慢地拉动注射器筒．当注射器中的活塞刚开始移动时，记下弹簧测力计的示数F．
③观察并记录注射器筒上所标明的容积V，用刻度尺测出注射器的

全部刻度

 填“针筒”或“全部刻度”）的长度L．再算横截面积s=

V

L

．
（1）根据以上实验方案，用测得和记录的物理量计算大气压强的表达式应为：P=

FL

V

．
（2）按照上述实验方案测得的大气压强的值，往往会比大气压强的实际值偏小．你认为产生这种现象的原因是什么？（请写出两条）：
a．

注射器内的空气无法排尽

b．

活塞与注射器壁间存在摩擦

．

Answer 1

分析：①实验中要排出注射器内的空气，这样在拉动活塞时，注射器内部会接近于真空，这样才能测出大气的压力；
②明确实验的原理，才能完成实验步骤的补充．当注射器中的活塞开始滑动时，此时弹簧测力计的示数与所受的大气压力相等；因活塞为圆柱体，所以活塞的横截面积可以通过公式S=

V

L

来求出；
③知道注射器的容积，还需要用刻度尺量出其刻度部分的长度；利用压强的公式，代入测量的数据可得出表达式；
注射器筒内有空气、活塞与注射器壁间存在摩擦等会使拉力变小，在面积不变的情况下，测得的大气压会偏小．

解答：解：①实验时，把活塞推至注射器筒底端是为了排出注射器中的空气．
②当注射器中的活塞开始滑动时，弹簧测力计的拉力与大气的压力刚好平衡，因此需要记录此时的示数；
已知注射器筒上所标明的容积V，用刻度尺测出注射器的全部刻度长度L，故注射器活塞的面积为S=

V

L

，
③将测量结果代入压强公式得：p=

F

S

=

F

V L

=

FL

V

．
如果筒内空气没有排尽，活塞与注射器壁间存在摩擦，拉力的测量值会偏小，根据公式p=

F

S

可知，导致测得的大气压值偏小．
故答案为：①排尽筒内的空气；
②全部刻度；

V

L

；③（1）

FL

V

；
（2）注射器内的空气无法排尽；活塞与注射器壁间存在摩擦．

点评：利用注射器测量大气压时，用到的公式是p=

F

S

所以要分别测大气压力F和活塞的横截面积S．利用二力平衡可通过弹簧测力计测出大气压力，利用几何知识可得出活塞的面积S，便可求出大气压的值了．对测量结果的评估则主要看是否对几个测量值造成了影响，造成了怎样的影响，最后确定是偏大或偏小．