Question

7．在自主學習探究過程中，某同學利用帶拉環(huán)的吸盤、固定在墻上的平面鏡、水、刻度尺來測量大氣壓強的大小，具體實驗步驟是：
①用刻度尺測出吸盤的直徑，算出吸盤平面面積為10厘米；②用彈簧秤測出吸盤自身的重力0.5N；③將吸盤沾水濕潤后，壓在平面鏡上，排進吸盤內(nèi)空氣；④用彈簧秤水平拉動吸盤，直至恰好脫落，讀出此時彈簧秤示數(shù)為95N；⑤記錄整理數(shù)據(jù)；⑥算出大氣壓的值，分析實驗結(jié)論．實驗裝置如圖甲．請結(jié)合你所學的知識分析：
（1）上述的實驗步驟中，哪一步是多余的②（填序號）．
（2）將吸盤沾水濕潤的目的是：排盡吸盤內(nèi)空氣，防止漏氣．
（3）在實驗時，如果拿一個吹風機對著吸盤自上而下吹冷風，如圖乙，則你預計的彈簧秤示數(shù)可能會變小（“變大”“變小”或“不變”）．
（4）上述實驗測量吸盤直徑不方便，小剛想到了丙裝置，但丙裝置活塞與注射器之間的摩擦力會影響實驗結(jié)果，請你幫小剛設(shè)計一個實驗，測量活塞與注射器筒內(nèi)壁間的摩擦力．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注射器筒，記下彈簧測力計的示數(shù)為F
（5）若丙裝置活塞與注射器筒內(nèi)壁間的摩擦力為4N，小剛用14N拉力慢慢拉動注射器，該注射器有刻度的部分長度為10cm，此時的大氣壓強為標準大氣壓（去10Pa），注射器容積為10毫升．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的目的和p=$\frac{F}{S}$分析解答；
（2）為了使測得的結(jié)果準確，要采取必要的措施防止吸盤漏氣；
（3）根據(jù)流體壓強和流速的關(guān)系分析解答：流體的壓強跟流速有關(guān)，流速越大，壓強越小；
（4）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，拉力F大于大氣對活塞的壓力，從而影響測量結(jié)果；
（5）根據(jù)P_大氣=FS求出大氣壓強的值．可求出活塞的橫截面積S，測出注射器全部帶刻度的長度，然后可求注射器容積．

解答 解：（1）根據(jù)壓強公式p=$\frac{F}{S}$可知，測量大氣壓強的大小，需要通過實驗得出大氣對吸盤的壓力和吸盤平面面積，沒有必要用彈簧秤測出吸盤自身的重力，因此步驟②是多余的；
（2）將吸盤沾水濕潤后，壓在平面鏡上，排盡吸盤內(nèi)空氣，防止漏氣；
（3）由圖可知，若將高壓氣泵的出風口如圖乙那樣對著吸盤自上而下吹風，
根據(jù)流體壓強和流速的關(guān)系可知，吸盤外側(cè)空氣流速增大，壓強變小，大氣對吸盤的壓力減小，
所以，彈簧秤拉動吸盤至恰好脫落時的示數(shù)一般會小于95N．
（4）因為丙裝置活塞與注射器之間的摩擦力會影響實驗結(jié)果，所以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注射器筒，記下彈簧測力計的示數(shù)為F，
取下橡皮帽后，對于活塞來說，左側(cè)和右側(cè)受到的氣體壓強都是一個標準大氣壓，所以與拉力相平衡不再是大氣壓產(chǎn)生的壓力，而是活塞與管壁的摩擦力，所以F就是摩擦力，
（5）由題意可知：活塞與注射器筒內(nèi)壁間的摩擦力f=4N，F(xiàn)=14N，L=10cm，設(shè)注射器容積為V，則S=$\frac{V}{L}$；
則根據(jù)活塞受力平衡得：F=P₀S+f，
即：F=p₀$\frac{V}{L}$+f，
V=$\frac{（F-f）L}{{p}_{0}}$=$\frac{（14N-4N）×0.1m}{1{0}^{5}Pa}$=1×10^-5m³=10cm³=10ml．
故答案為：（1）②；（2）排盡吸盤內(nèi)空氣，防止漏氣；（3）變小；（4）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注射器筒，記下彈簧測力計的示數(shù)為F；（5）10．

點評 解決本題的關(guān)鍵是在弄清測量大氣壓強實的驗原理，然后才能分析出實驗需要注意的事項，才能計算出大氣壓強的值．