Question

15．小亮用如图实验做“估测大气压值”的实验．
（1）实验步骤如下：
A、把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用橡皮帽封住注射器的小孔；
B、用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部，绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连，沿正确的方向慢慢拉动注射器筒，当注射器的活塞刚开始滑动时记下弹簧测力计示数（即大气对活塞的压力）F；
C、读出注射器的容积V；
D、用刻度尺测出注射器的全部长度L．
（2）思考并回答：
①实验步骤A的目的是排出注射器筒中的空气．
②指出以上实验步骤中的错误并改正：用刻度尺测出注射器的全部长度L，用刻度尺测出注射器的全部刻度的长L．
③用测得的物理量表示大气压强的表达式P=$\frac{FL}{V}$．
④此实验测得大气压的测量值比实际值要偏小（填“偏大”、“相等”、“偏小”），原因是因为注射器漏气或空气没排净．

Answer 1

分析 （1）注射器内的空气排不净时，里面的气体会产生向外的压力，而使所测大气压强的数值远远比实际数值偏小；
（2）（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=$\frac{F}{S}$求出大气压强的值．
（4）当注射器漏气或空气没排净时，会造成拉力F偏小，在面积S不变时，所测量的大气压值会偏小．

解答 解：①注射器的活塞推至注射器筒的底端，会把注射器的空气排掉，减少注射器内空气对活塞的作用，从而减小误差．
②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；故错误是“用刻度尺测出注射器的全部长度L”，应该是“注射器的全部刻度的长L”．
③根据V=SL得：
活塞的横截面积 S=$\frac{V}{L}$． 
所以大气压强为，P_大气=$\frac{F}{\frac{V}{L}}$=$\frac{FL}{V}$．
④注射器漏气时，里面的气体会产生向外的压力，使弹簧测力计的示数减小，所以导致所测量的大气压值偏小．
故答案为：①排出注射器筒中的空气；②用刻度尺测出注射器的全部长度L；用刻度尺测出注射器的全部刻度的长L；③$\frac{FL}{V}$；④偏小；注射器漏气或空气没排净．

点评 了解这一实验依据的原理，才能搞清每一步设计的理由，也才能通过公式求出大气压的值．在分析误差时，一般由于排不净空气会使结果偏小，而拉动时摩擦力较大则会使结果偏大、漏气时测量结果偏小等．