Question

13．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，这样做的目的是排尽注射器内的空气．如图1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30N．
（2）如图2所示，用刻度尺测出注射器全部刻度的长度为6.00cm，计算出活塞的横截面积．
（3）计算得到大气压强的数值为9×10⁴Pa．
（4）同学们发现实验误差较大，请分析，该实验过程中导致误差的因素有（请写出两条）
①空气没有排尽；
②注射器筒壁与活塞之间有摩擦．

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．

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．
（2）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6.00cm，
故活塞的横截面积为S=$\frac{V}{h}$=$\frac{20c{m}^{3}}{6.00cm}$=$\frac{10}{3}c{m}^{3}$cm²．
（3）可计算出大气压强的值为：p_大气=$\frac{F}{S}$=$\frac{30N}{\frac{10}{3}×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=9×10⁴Pa．
（4）从实验结果看，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；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．
故答案为：（1）排尽注射器内空气；（2）6.00；（3）9×10⁴；（4））①空气没有排尽，②活塞与筒壁之间有摩擦．

点评 解决本题的关键是在弄清测量大气压强实的验原理，然后才能分析出实验需要注意的事项，才能计算出大气压强的值．