Question

6．估测大气压值的装置如图所示，器材有注射器、弹簧测力计、刻度尺等．

（1）观察注射器，读出注射器的容积V=20mL．
（2）用刻度尺测出注射器全部刻度的长度，记为 L=10cm．
（3）把注射器的活塞推至注射器筒的底部，目的是排尽注射器中空气，然后封住注射器的小孔．
（4）水平向右缓慢拉动注射器筒，当注射器中的活塞开始滑动时，记下弹簧测力计的示数 F=22N，即等于大气对活塞的压力．
（5）则大气压的值p=$\frac{FL}{V}$（写出表达式），带入数据求得结果为1.1×10⁵Pa．
（6）根据计算结果进行误差分析，可能是② 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；③弹簧测力计的示数没有读准，读数偏小．

Answer 1

分析 （1）明确实验的原理，才能完成实验步骤的补充．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，故测出注射器的有效长度，利用读出的体积V求出活塞横截面积S和拉动时的拉力F，就可求出大气压强的值．
（2）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．
（3）注射器内的空气没有排尽和拉动活塞时活塞和筒壁间有摩擦都会影响拉力的大小，并结合压强的计算公式分析出测量值与真实值之间的差异．

解答 解：（1）实验前首先要观察注射器，注射器筒所标的容积，记为V．
（2）刻度尺的作用是量出注射器筒所有刻度的长度，记为L．
（3）把注射器的活塞推至注射器的底部，并封住注射器的小孔，此操作的目的是排尽空气，保证装置的气密性．
（4）水平向右缓慢拉动注射器，活塞受到的作用力为弹簧测力计的拉力和大气对活塞的压力，当注射器中的活塞开始滑动时，记下弹簧测力计的示数F即为大气对活塞的压力F．
（5）注射器是一个圆柱体形状，因此，应量出其刻度部分的长度，再读出空积V，
得出活塞的面积S=$\frac{V}{L}$，
估测的大气压的表达式为：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{F}{\frac{V}{L}}$=$\frac{FL}{V}$=$\frac{22N×0.1m}{2×1{0}^{-5}{m}^{3}}$=1.1×10⁵Pa．
（6）在实验过程中，如果①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体，则测量出来的大气压总是比实际值要小．
②若注射器活塞与内壁间摩擦太大，则弹簧测力计的示数F增大，由压强公式可知，将导致测得的大气压强值偏大，
③弹簧测力计的示数没有读准，读数偏小，由压强公式可知，将导致测得的大气压强值偏小．
故答案为：（2）注射器全部刻度的长度；（3）排尽注射器中空气；（5）$\frac{FL}{V}$；1.1×10⁵；（6）②．

点评 此题的综合性较强，既考查了二力平衡条件的应用、大气压强的特点、固体压强的计算公式p=Fs等知识点，又考查了学生应用所学知识分析和解决实际问题的能力．