题目内容

15.如图所示利用容积为V的注射器,弹簧测力计和刻度尺估测大气压值,实验步骤如下:
①将注射器活塞推到底端并用橡皮膜堵住小孔,目的是排出注射器中的空气.
②用弹簧测力计钩住活塞,水平向右缓慢拉动活塞,当活塞刚被拉动时,记下测力计的示数F,可以认为F就等于大气对活塞的压力,理由是可以认为活塞处于平衡状态;
③用刻度尺量出注射器全部刻度的长度L,活塞的横截面积为S=$\frac{V}{L}$(用测量的量表示);
(1)完成步骤中的填空.
(2)用测量的量表示大气压的值;
(3)实验发现所测大气压值偏小,有人认为是活塞与注射器内壁有摩擦造成的,你认为是否正确?为什么?你认为还可能是哪些原因?

分析 (1)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;
(2)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,此时弹簧测力计的示数与所受的大气压力相等;因活塞为圆柱体,所以活塞的横截面积可以通过公式S=$\frac{V}{L}$来求出,知道注射器的容积,还需要用刻度尺量出其刻度部分的长度;利用压强的公式,代入测量的数据可得出表达式;
(3)若实验中注射器与活塞之间摩擦较大,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.
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.

解答 解:(1)实验时,把活塞推至注射器筒底端是为了排出注射器中的空气.
(2)当注射器中的活塞开始滑动时,弹簧测力计的拉力与大气的压力刚好平衡,可以认为活塞处于平衡状态;
因此需要记录此时的示数;
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=$\frac{V}{L}$将测量结果代入压强公式得:p=$\frac{F}{S}$=$\frac{F}{\frac{V}{L}}$=$\frac{FL}{V}$.
(3)不正确,
因为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;
所测大气压值偏小的原因可能是:
筒内空气如果没有排尽,这样拉力的测量值会偏小,根据公式p=$\frac{F}{S}$可知,导致测得的大气压值偏小.
故答案为:①排出注射器中的空气;②平衡;③S=$\frac{V}{L}$;(3)不正确;因为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;
所测大气压值偏小的原因可能是筒内空气没有排尽,拉力的测量值会偏小,导致测得的大气压值偏小.

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.对测量结果的评估则主要看是否对几个测量值造成了影响,造成了怎样的影响,最后确定是偏大或偏小.

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