Question

4．小明利用最大刻度值標(biāo)有2.5mL的一次性注射器等器材，對大氣壓的值進(jìn)行測量．
（1）他的實(shí)驗(yàn)步驟是：
a．先讓注射器吸入少量水，然后將活塞推至注射器底端，當(dāng)注射器的小孔充滿水后，再用橡皮帽封住注射器的小孔，目的是排盡注射器內(nèi)的空氣．
b．用細(xì)繩拴住注射器活塞的頸部，使繩的另一端與彈簧測力計(jì)的掛鉤相連，然后向右慢慢地拉動(dòng)注射器筒，如圖所示，當(dāng)注射器中的活塞剛拉動(dòng)時(shí)，記下彈簧測力計(jì)的示數(shù)為7.5N．
c．測出注射器全部刻度的長度為5cm．
d．根據(jù)測量數(shù)據(jù)，算出大氣壓的值．
（2）實(shí)驗(yàn)所用的器材為：注射器、彈簧測力計(jì)、細(xì)繩、橡皮帽、水和刻度尺．
（3）根據(jù)所測數(shù)據(jù)可求出大氣壓為1.5×10⁵Pa．
（4）小明發(fā)現(xiàn)，同學(xué)們在做此實(shí)驗(yàn)時(shí)測得的大氣壓值誤差較大，對此小明與同學(xué)找出了下列可能的原因：①橡皮帽封住的注射器小孔中有殘余氣體；②活塞與注射器筒壁間有摩擦；③彈簧測力計(jì)的示數(shù)沒有讀準(zhǔn)；④活塞與注射器筒壁不完全密封．
上述原因一定會(huì)使測量值小于真實(shí)值的是B．
A．①③B．①④C．②③D．②④
（5）小紅發(fā)現(xiàn)上述四個(gè)原因中肯定有一個(gè)原因會(huì)造成所測大氣壓值偏大，經(jīng)過小組討論后認(rèn)為只要增加一個(gè)步驟并適當(dāng)處理數(shù)據(jù)就可以減小此因素對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，此步驟是取下封住注射器小孔的橡皮帽，再次水平向右慢慢勻速拉動(dòng)注射器筒，記下彈簧測力計(jì)的示數(shù)．

Answer 1

分析 （1）a、將活塞推至底部并用橡皮帽堵住小孔，這樣做的目的是為了排盡注射器內(nèi)的空氣；
b、根據(jù)二力平衡的條件，當(dāng)活塞剛拉動(dòng)時(shí)，彈簧測力計(jì)的拉力與大氣對活塞的壓力是一對平衡力；
（2）實(shí)驗(yàn)中要測出注射器的長度，因此要用到刻度尺；
（3）根據(jù)：p=$\frac{F}{S}$算出大氣壓的值；
（4）根據(jù)各項(xiàng)分析測量結(jié)果的偏差；
（5）如果活塞與注射器內(nèi)壁間存在摩擦力，注射器在拉力F作用下平衡時(shí)，拉力F大于大氣對活塞的壓力，從而影響測量結(jié)果．

解答 解：（1）a、將活塞推至底部并用橡皮帽堵住小孔，這樣做的目的是為了排盡注射器內(nèi)的空氣；
b、根據(jù)二力平衡的條件，當(dāng)活塞剛拉動(dòng)時(shí)，彈簧測力計(jì)的拉力與大氣對活塞的壓力是一對平衡力；
（2）實(shí)驗(yàn)中要測出注射器的長度，因此除了：注射器、彈簧測力計(jì)、細(xì)繩、橡皮帽、水，還要有刻度尺．
（3）注射器容積為2.5ml即2.5cm³．注射器全部刻度的長度為5cm，因?yàn)樽⑸淦鳛閳A柱體，根據(jù)其體積公積可得，S=$\frac{V}{L}$=$\frac{2.5c{m}^{3}}{5cm}$=0.5cm²=5×10^-5m²
實(shí)驗(yàn)時(shí)，把活塞推至注射器筒底端是為了排出注射器中的空氣．彈簧測力計(jì)的示數(shù)F=7.5N，這就是大氣對活塞的壓力，將其代入公式得，P=$\frac{F}{S}$=$\frac{7.5N}{5×1{0}^{-5}{m}^{2}}$=1.5×10⁵Pa
（4）根據(jù)壓強(qiáng)公式P=$\frac{F}{S}$，受力面積一定，
①活塞與注射器筒壁不完全密封，注射器筒內(nèi)有空氣會(huì)使拉力變小，算出的大氣壓會(huì)偏小；
②活塞與注射器筒壁間有摩擦，或沒有讀準(zhǔn)彈簧測力計(jì)的示數(shù)都會(huì)使力的測量值偏大，算出的大氣壓會(huì)偏大；
③彈簧測力計(jì)的示數(shù)沒有讀準(zhǔn)，拉力可能大可能小，算出的氣壓可能大也可能小；
④活塞與注射器筒壁不完全密封也是①偏小；
綜合分析①④一定偏�。�
故選B．
（5）如果活塞與注射器內(nèi)壁間存在摩擦力，注射器在拉力F作用下平衡時(shí)，拉力F大于大氣對活塞的壓力，從而使測量值偏大．所以小紅添加了“取下封住注射器小孔的橡皮帽，再次水平向右慢慢勻速拉動(dòng)注射器筒，記下彈簧測力計(jì)的示數(shù)”這一實(shí)驗(yàn)步驟，是為了減小摩擦力對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響．
故答案為：（1）排盡注射器內(nèi)的空氣；剛拉動(dòng)；（2）刻度尺；（3）1.5×10⁵；（4）B；（5）取下封住注射器小孔的橡皮帽，再次水平向右慢慢勻速拉動(dòng)注射器筒，記下彈簧測力計(jì)的示數(shù)．

點(diǎn)評 本題屬實(shí)驗(yàn)探究題，實(shí)驗(yàn)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(shí)，還要求學(xué)生具有一定的物理素養(yǎng)．