Question

（2002?天津）大气压强对许多物理实验和化学实验有着重要影响．
Ⅰ．现用“验证玻意耳定律”的仪器来测量大气压强p₀．注射器针筒已被固定在竖直方向上，针筒上所标刻度是注射器的容积，最大刻度V_m=10ml．注射器活塞已装上钩码框架，如图所示．此外，还有一架托盘天平、若干钩码、一把米尺、一个针孔橡皮帽和少许润滑油．
（1）下面是实验步骤，试填写所缺的②和⑤．
①用米尺测出注射器针筒上全部刻度的长度L．
②

称出活塞和钩码框架的总质量M

．
③把适量的润滑油抹在注射器的活塞上，将活塞插入外筒中，上下拉动活塞，使活塞与针筒的间隙内均匀地涂上润滑油．
④将活塞插到适当的位置．
⑤

将注射器针筒上的小孔用橡皮帽堵住

．
⑥在钩码框架两侧挂上钩码，记下挂上的钩码的质量m₁．在达到平衡后，记下注射器中空气柱的体积V₁．在这个过程中不要用手接触注射器以保证空气柱温度不变．
⑦增加钩码的个数，使钩码的质量增大为m₂，达到平衡后，记下空气柱的体积V₂．
（2）求出计算大气压强p₀的公式．（用已给的和测得的物理量表示）

Answer 1

分析：当气体温度不变时，气体的体积与压强成反比，求出封闭气体的压强、求出气体的体积，应用玻意耳定律可以求出大气压强．

解答：解：（1）实验步骤：
①用米尺测出注射器针筒上全部刻度的长度L．
②称出活塞和钩码框架的总质量M．
③把适量的润滑油抹在注射器的活塞上，将活塞插入外筒中，上下拉动活塞，使活塞与针筒的间隙内均匀地涂上润滑油．
④将活塞插到适当的位置．
⑤将注射器针筒上的小孔用橡皮帽堵住．
⑥在钩码框架两侧挂上钩码，记下挂上的钩码的质量m₁．在达到平衡后，记下注射器中空气柱的体积V₁．在这个过程中不要用手接触注射器以保证空气柱温度不变．
⑦增加钩码的个数，使钩码的质量增大为m₂，达到平衡后，记下空气柱的体积V₂．
（2）活塞的根截面积为：S=

Vm

L

  ①
由力学平衡条件得：
p₁=p₀+

M+m1

S

g   ②
p₂=p₀+

M+m2

S

g   ③
由玻意耳定律得：
p₁V₁=p₂V₂       ④
联立解得大气压强：
p₀=

Lg

Vm

（

m2V2-m1V1

V1-V2

-M）；
故答案为：（1）称出活塞和钩码框架的总质量M；将注射器针筒上的小孔用橡皮帽堵住；（2）p₀=

Lg

Vm

（

m2V2-m1V1

V1-V2

-M）．

点评：知道实验的实验原理是正确解题的前提与关键，根据实验原理补充完善实验步骤即可正确解题．学习时要注意理解各实验的实验原理．