Question

（10分）現(xiàn)有下列實驗器材：毫米刻度的直尺（長約30cm）一根，內(nèi)徑為2-3 mm的粗細均勻的直玻璃管一根（玻璃管內(nèi)有一段長8-10 cm的水銀柱封閉一段長約12-15mm的空氣柱），量角器，溫度計，帶有重錘線的鐵支架。請用上述器材設計一個用圖像法處理數(shù)據(jù)的測定實驗室內(nèi)大氣壓強的實驗方案：

（1）實驗原理_______________________________。

（2）請在方框內(nèi)畫出實驗裝置簡圖

（3）實驗步驟____________________________________________________。

（4）測量的物理量___________________。

（5）請簡述你是如何用圖像法處理數(shù)據(jù)的_______________________________。

Answer 1

（1）（2分）實驗原理：如圖中甲所示，設玻璃管內(nèi)封閉空氣柱長度為L，壓強為p，根據(jù)玻意耳定律有pL=c（常量）。

設大氣壓強為p₀，水銀柱產(chǎn)生的壓強為p’，則p=p₀+p’，代入上式可得

設水銀柱長度為L＇，則。取若干個不同的a值，測出相應的空氣柱長度，雖然c是未知量，不能直接計算出p₀，但可采用圖像法，作出圖像，圖線的截距即為所求的大氣壓強；

（2）（2分）如圖甲；

（3）（2分）實驗步驟：①組裝實驗器材（如圖甲）；②將玻璃管傾斜放置，用量角器測出玻璃與垂線的夾角a₁，用直尺測出封閉空氣柱長度L₁；③多次改變玻璃管的傾角。

（4）（2分）測量物理量：分別測量和記錄相就范的夾角a₂、a₃……和空氣長度L₂、L₃

（5）數(shù)據(jù)處理方法：根據(jù)上述測量數(shù)據(jù)計算出相應的水銀柱產(chǎn)生的壓強、、……。以p＇主縱軸，為橫軸，建立直角坐標系，根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)描點作圖（如圖乙），圖線的截距就是所求的大氣壓強p。