Question

10．如圖是小剛做“估測大氣壓的值”的實(shí)驗(yàn)示意圖．
（1）請將下列實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整．
A．把注射器的活塞推至注射器筒的底端，排盡筒內(nèi)的空氣．然后，用橡皮帽封位注射器的小孔．
B．用細(xì)尼龍繩拴住注射器活塞的頸部，使繩的一端與彈簧測力計(jì)的掛鉤相連，然后水平向右慢慢拉動(dòng)注射器筒．當(dāng)注射器中的活塞剛開始滑動(dòng)時(shí)，記下彈簧測力計(jì)的示數(shù)，即等于大氣對活塞的壓力F．
C．用刻度尺測出注射器的全部刻度的長度，記為L，讀出注射器的容積V，則活塞的面積S=$\frac{V}{L}$．
D．最后計(jì)算出此時(shí)大氣壓的數(shù)值p=$\frac{FL}{V}$（寫出表達(dá)式）．
（2）B中測量大氣對活塞的壓力F應(yīng)用的是二力平衡的原理．
（3）實(shí)驗(yàn)A過程中，小王發(fā)現(xiàn)注射器頂端裝針頭處，空氣無法排盡．這將使得測量結(jié)果比當(dāng)天氣壓偏�。�小王聯(lián)想到去醫(yī)院打針的情景，采取了簡單的辦法將注射器內(nèi)空氣排盡．請問他的方法將注射器內(nèi)抽滿水，端口向上推動(dòng)活塞，排水，使得頂端保留水，再封口．
（4）小吳一組實(shí)驗(yàn)多次后發(fā)現(xiàn)測量結(jié)果總比當(dāng)天氣壓大的多，通過對比其他器材，經(jīng)過思考后發(fā)現(xiàn)原因可能是活塞與桶內(nèi)壁摩擦比較大．

Answer 1

分析 （1）本實(shí)驗(yàn)的原理是：先排出注射器內(nèi)的空氣，再向外拉活塞，由于外界大氣壓的作用，要拉動(dòng)活塞需要很大的力，這個(gè)力的大小為F=P_大氣S，故測出活塞橫截面積S和拉動(dòng)時(shí)的拉力F，就可根據(jù)P_大氣=$\frac{F}{S}$求出大氣壓強(qiáng)的值．
（2）測量大氣對活塞的壓力F時(shí)，應(yīng)用的是二力平衡的原理．
（3）當(dāng)注射器里面有氣體時(shí)，則筒內(nèi)氣體就有一定的壓強(qiáng)，會(huì)造成拉力F偏小，在面積S不變時(shí)，所測量的大氣壓值會(huì)偏�。�
（4）注射器內(nèi)的空氣沒有排盡和拉動(dòng)活塞時(shí)活塞和筒壁間有摩擦都會(huì)影響拉力的大小，并結(jié)合壓強(qiáng)的計(jì)算公式分析出測量值與真實(shí)值之間的差異．

解答 解：（1）補(bǔ)充步驟：
A、把注射器的活塞推至注射器筒的底端，排盡筒內(nèi)的空氣．然后，用橡皮帽封住注射器的小孔；
B、當(dāng)注射器中的活塞剛開始滑動(dòng)時(shí)，記下的彈簧測力計(jì)示數(shù)，就是大氣對活塞的壓力F；
C、用刻度尺測出注射器的全部刻度的長度L，讀出注射器的容積V，則活塞的面積S=$\frac{V}{L}$；
D、此時(shí)大氣壓的數(shù)值p=$\frac{F}{S}$=$\frac{F}{\frac{V}{L}}$=$\frac{FL}{V}$；
（2）活塞剛被拉動(dòng)時(shí)，由二力平衡的條件可知：此時(shí)大氣壓強(qiáng)產(chǎn)生的壓力和彈簧測力計(jì)的示數(shù)相等．
（3）如果筒內(nèi)空氣沒有排盡，會(huì)造成拉力F偏小，在面積S不變時(shí)，所測量的大氣壓值會(huì)偏�。�
將注射器內(nèi)抽滿水，端口向上推動(dòng)活塞，排水，使得頂端保留水，再封口，可以采用這一簡單的方法將注射器內(nèi)空氣排盡．
（4）如果活塞與注射器內(nèi)壁間的摩擦較大時(shí)，需要的拉力會(huì)更大，因此測得的結(jié)果將偏大．
故答案為：（1）剛開始滑動(dòng)；全部刻度的長度；$\frac{V}{L}$；$\frac{FL}{V}$；     
（2）二力平衡；
（3）偏��；將注射器內(nèi)抽滿水，端口向上推動(dòng)活塞，排水，使得頂端保留水，再封口；                                 
（4）活塞與桶內(nèi)壁摩擦比較大．

點(diǎn)評 利用注射器測量大氣壓時(shí)，用到的公式是p=$\frac{F}{S}$，所以要分別測大氣壓力F和活塞的橫截面積S．利用二力平衡可通過彈簧測力計(jì)測出大氣壓力，利用幾何知識可得出活塞的面積S，便可求出大氣壓的值了．