Question

1．小明利用最大刻度值为2.5mL的一次性注射器等器材，对大气压的值进行测量，实验步骤如下：
a．先将活塞推至注射器底端，再用橡皮帽封住注射器的小孔；
b．用细绳拴住注射器活塞的颈部，使绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连，然后水平向右慢慢拉动注射器筒，如图所示．当注射器中的活塞开始滑动时，记下弹簧测力计的示数为5.5N；
c．测出注射器全部刻度的长度为5cm；
d．根据测量数据，算出大气压的值．
（1）实验所用的测量工具有弹簧测力计和刻度尺．
（2）根据实验数据计算出的大气压强是1.1×10⁵Pa．
（3）小明发现，同学们在做此实验时测得的大气压值误差较大，对此小明与同学找出了下列可能的原因：①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体；②活塞与注射器筒壁间有摩擦；原因①会使测量值偏小；原因②会使测量值偏大（选填“偏大”或“偏小”）．

Answer 1

分析 （1）该实验的实验原理是：p=$\frac{F}{S}$．实验中要测出大气压力，因此要用到弹簧测力计．也要测出注射器的长度，因此要用到刻度尺；
（2）注射器的容积可通过图中读出，其单位为ml，注射器是圆柱体，利用公式V=SL的变形，可求其横截面积的大小；
根据二力平衡的条件，当活塞刚刚拉动时，弹簧测力计的拉力与大气对活塞的压力是一对平衡力；再根据公式p=$\frac{F}{S}$将测得的压力和面积代入公式即可算出压强的大小；
（3）注射器筒内有空气会导致测量值小于真实值；活塞与注射器筒壁间有摩擦会导致测量值大于真实值．

解答 解：
（1）该实验的实验原理是：p=$\frac{F}{S}$，实验中要测出大气压力，因此要用到弹簧测力计；同时也要测出注射器的长度，因此要用到刻度尺．所以需要的测量工具为弹簧测力计和刻度尺；
（2）注射器容积为V=2.5ml，即2.5cm³．注射器全部刻度的长度L=5cm，因为注射器为圆柱体，其横截面积S=$\frac{V}{L}$=$\frac{2.5c{m}^{3}}{5cm}$=0.5cm²=5×10^-5m²；实验时，弹簧测力计的示数F=5.5N，这就是大气对活塞的压力，因此大气压强P=$\frac{F}{S}$=$\frac{5.5N}{5×1{0}^{-5}{m}^{2}}$=1.1×10⁵pa；
（3）活塞与注射器筒壁不完全密封，橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体，都会使拉力变小，在面积不变的情况下，测得的大气压会偏小；活塞与注射器筒壁间有摩擦会导致测量值大于真实值．
故答案为：（1）弹簧测力计；  刻度尺； （2）1.1×10⁵；（3）偏小；  偏大．

点评 本题属实验探究题，一般对学生的要求都较高．同学们一定要在理解的基础上掌握这类题型的解法．