Question

20．小華利用注射器、彈簧測力計設(shè)計如圖所示裝置測量大氣壓的值．
（1）為完成實驗，除了圖中給出的器材外還需要的測量工具是刻度尺，用來測量注射器有刻度部分的長度L．（填寫測量的物理量及其表示字母）
（2）實驗室有甲、乙兩個注射器，活塞的橫截面積分別為0.5cm2和2cm2，若彈簧測力計量程為10N，實驗時應(yīng)選用甲（選填“甲”或“乙”）注射器，理由是彈簧測力計量程為10N，超過了測力計的量程；
（3）實驗前，將注射器的活塞推至注射器的底端，用橡皮帽堵住注射器的小孔，這樣做的目的是排出注射器內(nèi)的空氣．
（4）實驗時，水平向右慢慢拉動注射器筒，當(dāng)注射器的活塞開始滑動時，記下彈簧測力計的示數(shù)F．
（5）大氣壓強(qiáng)的表達(dá)式p=$\frac{FL}{V}$．（已知注射器有刻度部分的容積為V）
（6）小華同學(xué)發(fā)現(xiàn)實驗誤差較大，請分析實驗過程中導(dǎo)致誤差的因素有（請寫出兩條）
①管內(nèi)空氣沒有排盡
②拉動時有摩擦力．

Answer 1

分析 （1）壓強(qiáng)等于壓力和受力面積的比值，因此需要測出壓力和受力面積，據(jù)此確定實驗器材；
（2）根據(jù)拉動甲、乙兩個注射器的活塞的橫截面積，分別計算出標(biāo)準(zhǔn)大氣壓所需要的拉力即可選擇．
（3）實驗中要排出注射器內(nèi)的空氣，這樣在拉動活塞時，注射器內(nèi)部會接近于真空，這樣才能測出大氣的壓力；
根據(jù)二力平衡的條件，當(dāng)活塞剛剛拉動時，彈簧測力計的拉力與大氣對活塞的壓力是一對平衡力；
（5）計算出活塞的面積S，根據(jù)P=$\frac{F}{S}$就可計算出大氣壓強(qiáng)的大��；
（6）注射器筒內(nèi)有空氣會使拉力變小，在面積不變的情況下，測得的大氣壓會偏小；若實驗中摩擦較大，則測得的拉力F變大，在面積不變的情況下，測得的大氣壓會偏大．

解答 解：（1）實驗中需要刻度尺，測出注射器上有刻度的長度，是為了根據(jù)注射器的容積計算活塞的橫截面積；
（2）因甲、乙兩個注射器，活塞的橫截面積分別為0.5cm²和2cm²，
當(dāng)大氣壓約為10⁵Pa，當(dāng)面積為2cm²，即0.0002m²時，
由P=$\frac{F}{S}$可得，F(xiàn)=pS=10⁵Pa×0.0002m²=20N，
因為已知彈簧測力計量程為10N，超過了測力計的量程，
所以實驗時應(yīng)選用甲注射器．
（3）將活塞推至底部并用橡皮帽堵住小孔，是為了排盡注射器內(nèi)的空氣．
（5）根據(jù)注射器上的刻度得知容積V，再測出注射器有刻度部分的長度L，則活塞面積S=$\frac{V}{L}$，彈簧測力計對活塞的拉力為F；
大氣壓強(qiáng)P=$\frac{F}{S}$=$\frac{FL}{V}$．
（6）造成誤差的主要原因是由于注射器內(nèi)的空氣沒有排盡、或橡皮帽密封不好、拉力和長度讀數(shù)不準(zhǔn)確等；拉動活塞時活塞和筒壁間有摩擦這會造成最終測量的結(jié)果偏大．
故答案為：（1）刻度尺；注射器有刻度部分的長度L；（2）甲；彈簧測力計量程為10N，超過了測力計的量程；（3）排出注射器內(nèi)的空氣；（5）$\frac{FL}{V}$；（6）①管內(nèi)空氣沒有排盡；②拉動時有摩擦力．

點評 本題屬實驗探究題，實驗探究題一般對學(xué)生的要求都較高，不僅要求學(xué)生熟練掌握課本上所學(xué)的相關(guān)知識，還要求學(xué)生具有一定的物理素養(yǎng)．