Question

18．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．
實驗原理：根據壓強的公式P=F/S，所以要想測大氣壓，需要測量大氣壓力和受力面積．大氣壓力的測法就是用彈簧測力計拉活塞，當活塞剛剛被勻速拉動時，彈簧測力計的示數F就等于大氣壓力，大氣壓力作用的面積即受力面積就是注射器活塞的橫截面積．用注射器的容積V除以這部分的長度L就是受力面積．

實驗步驟：
（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內空氣，使注射器中的氣壓值很小或接近零．
（2）測得數據如表所示，請計算大氣壓強的數值為1.2×10⁵Pa．

大氣壓力 F/N	注射器容積 V/ml	注射器全部刻度的長度L/cm	活塞面積 S/cm2	大氣壓強 p/Pa
7.5	2.5	4	0.625

（3）小明測得的大氣壓值偏大，下列操作可能會使測量值大于真實值的是②③（填序號）．
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彈簧測力計的示數沒有讀準；
④活塞與注射器筒壁不完全密封．

Answer 1

分析 本實驗的原理是：先排出注射器內的空氣，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：此時大氣壓強產生的壓力和彈簧測力計的示數相等．
（3）活塞剛被拉動時，大氣壓強的數值為：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{7.5N}{0.625×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=1.2×10⁵Pa．
（5）根據壓強公式P=$\frac{F}{S}$，受力面積一定，活塞與注射器筒壁不完全密封，注射器筒內有空氣會使拉力變小，算出的大氣壓會偏小；活塞與注射器筒壁不完全密封也是同理偏小．活塞與注射器筒壁間有摩擦，或沒有讀準彈簧測力計的示數都會使力的測量值偏大，算出的大氣壓會偏大，故選②③．
故答案為：（1）排盡注射器內空氣；（2）1.2×10⁵Pa；（3）②③．

點評 解決本題的關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．