Question

16．小明利用最大刻度值標(biāo)有2.5mL的一次性注射器等器材，對大氣壓的值進行測量．其實驗步驟如下：
a．先將活塞推至注射器底端，再用橡皮帽封住注射器的小孔．
b．按圖組裝器材，用左手托住彈簧測力計保持它在水平方向，然后用右手水平向右慢慢地拉動注射器筒，當(dāng)注射器中的活塞剛開始向左滑動時，記下彈簧測力計的示數(shù)為5.5N．松手時發(fā)現(xiàn)注射器中的活塞向右滑動瞬間，彈簧測力計的示數(shù)為4.5N．
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．
（1）實驗所用的器材為：注射器、彈簧測力計、細繩、橡皮帽、水和刻度尺．
（2）實驗過程中小明讓彈簧測力計和注射器筒保持在水平方向，目的是為了減小重力對實驗的影響，從而提高實驗的準(zhǔn)確程度．
（3）根據(jù)小明測得的數(shù)據(jù)計算出大氣壓的值為1×10⁵Pa
（4）小明發(fā)現(xiàn)，同學(xué)們在做此實驗時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．
上述原因一定會使測量值小于真實值的是①④．

Answer 1

分析 （1）該實驗的實驗原理是：p=$\frac{F}{S}$，據(jù)此可知實驗中要測出注射器的長度，因此要用到刻度尺．
（2）地球表面上的一切物體都要受到重力，所以乙圖中注射器的活塞也要受到重力；
（3）注射器的容積可通過圖中讀出，其單位為ml，注射器是圓柱體，利用公式V=SL的變形，可求其橫截面積的大�。�
根據(jù)物體受力平衡，求出大氣對活塞的壓力；根據(jù)公式p=$\frac{F}{S}$將測得的壓力和面積代入公式即可算出壓強的大�。�
（4）注射器筒內(nèi)有空氣或沒有讀準(zhǔn)彈簧測力計的示數(shù)都會導(dǎo)致測量值大于真實值．

解答 解：（1）實驗中要測出注射器的長度，因此除了：注射器、彈簧測力計、細繩、橡皮帽、水，還要有刻度尺．
（2）在豎直方向拉活塞時，由于活塞受到自身的重力，會增大彈簧測力計的示數(shù)，所以讓彈簧測力計和注射器筒保持在水平方向，目的是為了減小重力對實驗的影響，從而提高實驗的準(zhǔn)確程度．
（3）讀圖可知，注射器容積為2.5ml，即2.5cm³．注射器全部刻度的長度L=5cm；
因為注射器為圓柱體，根據(jù)V=SL可得，S=$\frac{V}{L}$=$\frac{2.5c{m}^{3}}{5cm}$=0.5cm²；
實驗時，由于當(dāng)注射器中的活塞剛開始向左滑動時，大氣對活塞的壓力和向左的摩擦力與水平向右的拉力平衡；
即：F+f=F₁；
松手時發(fā)現(xiàn)注射器中的活塞向右滑動瞬間，大氣對活塞的壓力和向右摩擦力與測力計水平向左的拉力平衡；
即：F-f=F₂；
兩式相加即可得：F=$\frac{1}{2}$（F₁+F₂）=$\frac{1}{2}$（5.5N+4.5N）=5N，所以大氣對活塞的壓力F=5N；
所以壓強為p=$\frac{F}{S}$=$\frac{5N}{0.5×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=1×10⁵Pa；
（4）活塞與注射器筒壁不完全密封，橡皮帽封住的注射器小孔中有殘余氣體，都會使拉力變小，在面積不變的情況下，測得的大氣壓會偏小；活塞與注射器筒壁間有摩擦?xí)��?dǎo)致測量值大于真實值，故選①④．
故答案為：（1）刻度尺；（2）重力；（3）1×10⁵；（4）①④．

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)．