Question

12．实验桌上有细线若干、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）、刻度尺一把．要求利用现有器材粗略测量大气压强，小王同学设计的方案如图甲、乙所示．

（1）该实验中以针简为研究对象，利用二力平衡原理来测出大气对活塞的压力．
（2）实验中，如果针简内空气没有排尽，将导致测得的大气压值偏小：如果活塞与注射器内壁间的摩擦较大，将导致测得的大气压值偏大．（均选填“偏大”、“偏小”或“不变”）
（3）小王用注射器A进行实验，实验时在注射器中的活塞刚刚滑动时读取弹簧测力计的示数为F．用刻度尺测出注射器全部刻度的长度为L，则大气压强的表达式为$\frac{FL}{V}$．

Answer 1

分析 （1）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，二力平衡可通过弹簧测力计测出大气压力，此时弹簧测力计的示数与所受的大气压力相等．
（2）注射器筒内有空气会使拉力变小，在面积不变的情况下，测得的大气压会偏小；若实验中摩擦较大，则测得的拉力F变大，在面积不变的情况下，测得的大气压会偏大．
（3）本实验的原理是：先排出注射器内的空气，这样在往外拉活塞时，由于外界大气压的作用，要拉动活塞需要很大的力，这个力的大小为F=p_大气S，故测出注射器全部带刻度的长度，求出活塞的横截面积S和测出活塞刚被拉动时的拉力F，就可根据p_大气=FS求出大气压强的值．

解答 解：（1）该实验中以针筒为研究对象，当注射器中的活塞开始滑动时，利用二力平衡原理来测出大气对活塞的压力．
（2）如果筒内空气没有排尽，拉力的测量值会偏小，根据公式p=$\frac{F}{S}$，导致测得的大气压值偏小；相反，如果活塞与注射器内壁间的摩擦较大，拉力的测量值会偏大，导致测得的大气压值偏大．
（3）由F=P_大气S=可知需要记录：注射器的全部刻度的长L，以用来求活塞的横截面积；实验的结果大气压强P的数值．
由二力平衡的条件可知：
F=p_大气S=$\frac{V}{L}$P_大气
所以，p_大气=$\frac{FL}{V}$．
故答案为：
（1）二力平衡；（2）偏小；偏大；（3）$\frac{FL}{V}$．

点评 利用注射器测量大气压时，用到的公式是p=$\frac{F}{S}$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．