Question

17．小明所在的實驗探究小組用注射器、量程足夠大的彈簧測力計、刻度尺去測大氣壓的值．主要實驗步驟如下：
①把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用橡皮帽封住注射器的小孔；
②用細尼龍繩拴住注射器活塞的頸部，繩的另一端與彈簧測力計的掛鉤相連，水平向右慢慢拉動注射器筒，如圖所示，當注射器的活塞剛開始滑動時記下彈簧測力計的示數(shù)F（即大氣對活塞的壓力）；
③讀取注射器的容積V；
④用刻度尺測出注射器對應容積刻度的長度L．
（1）完成實驗步驟①的目的是使注射器筒內空氣盡量排盡．
（2）活塞的橫截面積S=$\frac{V}{L}$．
（3）計算大氣壓強的表達式為p=$\frac{FL}{V}$．
（4）按照上述實驗方案測得的大氣壓強的值，往往會比大氣壓強的實際值偏小．你認為產生這種現(xiàn)象的主要原因是：活塞氣密性不好．

Answer 1

分析 （1）明確實驗的原理，才能完成實驗步驟的補充．當注射器中的活塞開始滑動時，此時彈簧測力計的示數(shù)與所受的大氣壓力相等；因活塞為圓柱體，所以活塞的橫截面積可以通過公式S=$\frac{V}{L}$來求出，知道注射器的容積，還需要用刻度尺量出其刻度部分的長度；利用壓強的公式，代入測量的數(shù)據(jù)可得出表達式；
（2）當注射器筒里空氣沒有排完或注射器漏氣時，會造成拉力F偏小，在面積S不變時，所測量的大氣壓值會偏�。�

解答 解：（1）當注射器中的活塞開始滑動時，彈簧測力計的拉力與大氣的壓力剛好平衡，因此需要記錄此時的示數(shù)；
（2）注射器是一個圓柱體形狀，因此，應量出其刻度部分的長度，再讀出空積V，得出活塞的面積S=$\frac{V}{L}$；
（3）將測量結果代入壓強公式得：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{F}{\frac{V}{L}}$=$\frac{FL}{V}$．
（4）從表達式中可以看出，V、L的測量結果不變，當注射器筒里空氣沒有排完，針筒內也有氣壓時，拉力F的值會減小，所以所測大氣壓值會偏小．
故答案為：（1）使注射器筒內空氣盡量排盡；（2）$\frac{V}{L}$；（3）$\frac{FL}{V}$； （4）活塞氣密性不好．

點評 利用注射器測量大氣壓時，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．