Question

15．小明同學利用注射器、彈簧測力計、刻度尺等器材測量大氣壓強的值，實驗步驟如下：

（1）把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用橡皮帽堵住注射器的小孔，這樣做的目的是排盡注射器筒內(nèi)的空氣．
（2）如圖所示，用細尼龍繩拴住注射器活塞的頸部，使繩的另一端與彈簧測力計的掛鉤相連，然后水平向右慢慢拉動注射器筒，當注射器中的活塞剛好被拉動時，記下彈簧測力計的示數(shù)為7.5N
（3）用刻度尺測出注射器全部刻度的長度為6.0cm，計算得到活塞的橫截面積為0.75cm²．
（4）計算得到大氣壓強的數(shù)值為1.0×10⁵Pa．
（5）小明了解到班內(nèi)同學的實驗誤差普遍很大，有的偏大，有的偏小，請分析，該實驗過程中導致誤差的因素有注射器的氣密性不好、活塞與注射器壁間有摩擦．

Answer 1

分析 本實驗的原理是：先排出注射器內(nèi)的空氣，這樣在往外拉活塞時，由于外界大氣壓的作用，要拉動活塞需要很大的力，這個力的大小為F=p_大氣S，故測出注射器全部帶刻度的長度，求出活塞的橫截面積S和測出活塞剛被拉動時的拉力F，就可根據(jù)p_大氣=$\frac{F}{S}$求出大氣壓強的值．

解答 解：（1）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．
（2）活塞剛被拉動時，由二力平衡的條件可知：此時大氣壓強產(chǎn)生的壓力和彈簧測力計的示數(shù)相等．
（3）由圖可知：注射器的全部刻度的長度為6.00cm；注射器的體積為V=4.5ml=4.5×10^-6m³
活塞的橫截面積為：S=$\frac{V}{L}$=$\frac{4.5×1{0}^{-6}{m}^{3}}{0.06m}$=7.5×10^-5m²=0.75cm²．
（4）活塞剛被拉動時，
大氣壓強的數(shù)值為：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{7.5N}{7.5×1{0}^{-5}{m}^{2}}$=1.0×10⁵Pa．
（5）實驗的誤差主要是由于注射器的氣密性不好和拉動活塞時活塞和筒壁間有摩擦引起的．
故答案為：（1）排盡注射器筒內(nèi)的空氣；
（2）剛好被拉動；
（3）全部刻度；0.75；
（4）1.0×10⁵；
（5）注射器的氣密性不好；活塞與注射器壁間有摩擦．

點評 作為一個不是按課本方法進行測量大氣壓的實驗，關鍵是在弄清實驗的原理，然后才能分析出實驗需要測量的是哪些物理量，怎么才能計算出大氣壓強的值．