Question

19．某科学实验小组利用注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材测量大气压强的值，实验步骤如下：
（1）把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用橡皮帽堵住注射器的小孔，这样做的目的是排出注射器内的空气．
（2）如图所示，用细尼龙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，当注射器中的活塞刚被拉动时，记下弹簧测力计的示数为29.9N．

（3）如图所示，用刻度尺测出注射器全部刻度的长度为5.60cm，计算出活塞的横截面积．
（4）计算得到大气压强的数值为8.38×10⁴Pa．
（5）小组中有的同学测量偏大，有的同学测量偏小，分析实验过程中导致误差的因素：
①小宇的实验数据总比真实值小的原因可能是注射器中空气没排尽、或橡皮帽密封不好、拉力和长度读数不准确等；
②小华的实验数据总比真实值大的原因可能是活寒与注射器壁有摩擦．

Answer 1

分析 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，故测出活塞横截面积S和拉动时的拉力F，就可根据P_大气=$\frac{F}{S}$求出大气压强的值．

解答 解：（1）将活塞推至底部并用橡皮帽堵住小孔，这样做的目的是为了排尽注射器内的空气．
（3）从图中可以看出，注射器可容纳的药水容积为20ml=20cm³，这20cm³的刻度长度由刻度尺可看出为5.60cm，
故活塞的横截面积为S=$\frac{V}{h}$=$\frac{20}{5.60}$cm²≈3.57cm²=3.57×10^-4m²．
（4）大气压强的值为：P_大气=$\frac{F}{S}$=$\frac{29.9}{3.57}$Pa≈8.38×10⁴Pa．
（5）小宇的测量结果小于一标准大气压，造成误差的主要原因是由于注射器内的空气没有排尽、或橡皮帽密封不好、拉力和长度读数不准确等；
小华的实验数据总比真实值大的原因可能是：拉动活塞时活塞和筒壁间有摩擦这会造成最终测量的结果偏大．
故本题答案为：（1）排尽注射器内的空气；（3）5.60；（4）8.38×10⁴；
（5）①空气没有排尽、或橡皮帽密封不好、拉力和长度读数不准确等；②活塞与筒壁之间有摩擦．

点评 作为一个不是按课本方法进行测量大气压的实验，关键是在弄清实验的原理，然后才能分析出实验需要测量的是哪些物理量，怎么才能计算出大气压强的值．