Question

20．用注射器估测大气压的值实验中．
（1）实验中，分析研究的对象是大气对活塞（填“针筒”、“活塞”）的压力．
（2）当活塞相对于针筒开始滑动时，可以近似看成研究对象在水平方向所受拉力F与所受的大气压力是一对平衡力（平衡力/相互作用力）．
（3）研究对象受大气压力的受力面积等于注射器的截面积．读出注射器的容积V，再用刻度尺测出全部刻度的长度L．
（4）计算大气压值，其表达式为p=$\frac{FL}{V}$．
（5）为消除活塞与针筒间的摩擦力对实验的影响，某同学采用了图示装置，将注射器筒固定在水平桌面上，把活塞推至注射器筒底端，用橡皮帽封住注射器的小孔，活塞通过水平细线与烧杯相连，向烧杯中缓慢加水，当活塞刚开始向左滑动时，测得烧杯和水的总重为G₁，然后向外缓慢抽水，当活塞刚开始向右滑动时，测得烧杯和水的总重为G₂，活塞面积为S，轮轴间的摩擦和细线重不计，则所测大气压值的表达式为$\frac{{G}_{1}+{G}_{2}}{2S}$（用题中字母表示）．

Answer 1

分析 （1）明确实验的原理，才能完成实验步骤的补充．
（2）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；
（3）（4）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；
（5）当注射器中的活塞开始向左滑动时，此时摩擦力与所受的大气压力方向相同；当注射器中的活塞开始向右滑动时，此时摩擦力与所受的大气压力方向相反．

解答 解：（1）该实验中以活塞为研究对象；分析研究的是大气对活塞的压力
（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，利用二力平衡原理来测出大气对活塞的压力
（3）注射器是一个圆柱体形状，因此，应量出其刻度部分的长度；
（4）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=$\frac{F}{S}$=$\frac{F}{\frac{V}{L}}$=$\frac{FL}{V}$；
（5）当注射器中的活塞开始向左滑动时，对活塞受力分析：f+F=G₁；
当注射器中的活塞开始向右滑动时，对活塞受力分析：F-f=G₂；
两式联立解得：F=$\frac{{G}_{1}+{G}_{2}}{2}$
所以p=$\frac{F}{S}$=$\frac{\frac{{G}_{1}+{G}_{2}}{2}}{S}$=$\frac{{G}_{1}+{G}_{2}}{2S}$；
故答案为：（1）活塞；（2）平衡力；（3）全部刻度；（4）$\frac{F•L}{V}$；（5）$\frac{{{G_1}+{G_2}}}{2S}$．

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．