Question

17．小明所在的实验探究小组用注射器、量程足够大的弹簧测力计、刻度尺去测大气压的值．主要实验步骤如下：
①把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用橡皮帽封住注射器的小孔；
②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，水平向右慢慢拉动注射器筒，如图所示，当注射器的活塞刚开始滑动时记下弹簧测力计的示数F（即大气对活塞的压力）；
③读取注射器的容积V；
④用刻度尺测出注射器对应容积刻度的长度L．
（1）完成实验步骤①的目的是使注射器筒内空气尽量排尽．
（2）活塞的横截面积S=$\frac{V}{L}$．
（3）计算大气压强的表达式为p=$\frac{FL}{V}$．
（4）按照上述实验方案测得的大气压强的值，往往会比大气压强的实际值偏小．你认为产生这种现象的主要原因是：活塞气密性不好．

Answer 1

分析 （1）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；
（2）当注射器筒里空气没有排完或注射器漏气时，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）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，因此需要记录此时的示数；
（2）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=$\frac{V}{L}$；
（3）将测量结果代入压强公式得：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{F}{\frac{V}{L}}$=$\frac{FL}{V}$．
（4）从表达式中可以看出，V、L的测量结果不变，当注射器筒里空气没有排完，针筒内也有气压时，拉力F的值会减小，所以所测大气压值会偏小．
故答案为：（1）使注射器筒内空气尽量排尽；（2）$\frac{V}{L}$；（3）$\frac{FL}{V}$； （4）活塞气密性不好．

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．