Question

19．如圖為我市某中學同學正在用針筒、鉤碼等儀器器材做“粗測大氣壓”實驗．請你也加入進來，與他們一起完成實驗吧．
要求：（1）寫出實驗步驟：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．
用刻度尺測出注射器活塞的直徑D，然后可求得活塞面積；（若注射器標有容積，則需要用刻度尺測出有刻度部分的長度，橫截面積用S=$\frac{V}{L}$計算；
②用線系在活塞下端，掛鉤碼，直至最大，記下此時鉤碼的質量（或用調節好的彈簧秤向外拉，測出最大拉力F），然后利用壓強公式求解．
（2）需要記錄哪些實驗數據：活塞直徑、鉤碼質量（最大拉力）、大氣壓．
（3）對實驗數據進行處理（寫出計算大氣壓的表達式）$\frac{4mg}{π{D}^{2}}$．

Answer 1

分析 此實驗的原理是：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，故測出活塞橫截面積S和拉動時的拉力F，就可根據p$\frac{F}{S}$_大氣=求出大氣壓強的值．

解答 解：（1）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．
用刻度尺測出注射器活塞的直徑D，然后可求得活塞面積；（若注射器標有容積，則需要用刻度尺測出有刻度部分的長度，橫截面積用S=$\frac{V}{L}$計算；
②用線系在活塞下端，掛鉤碼，直至最大，記下此時鉤碼的質量（或用調節好的彈簧秤向外拉，測出最大拉力F），然后利用壓強公式求解．
（2）需測定的物理量：活塞的直徑D；鉤碼質量；（最大拉力），設計表格如下：

物理量	活塞直徑	鉤碼質量（最大拉力）	大氣壓

（3）表達式：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{4mg}{π{D}^{2}}$．
故答案為：（1）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．
用刻度尺測出注射器活塞的直徑D，然后可求得活塞面積；（若注射器標有容積，則需要用刻度尺測出有刻度部分的長度，橫截面積用S=$\frac{V}{L}$計算；
②用線系在活塞下端，掛鉤碼，直至最大，記下此時鉤碼的質量（或用調節好的彈簧秤向外拉，測出最大拉力F），然后利用壓強公式求解；
（2）活塞直徑、鉤碼質量（最大拉力）、大氣壓；
（3）$\frac{4mg}{π{D}^{2}}$．

點評 本題屬于探究型實驗，是課本知識的創新實驗，解題的關鍵在于弄清實驗的原理、方法以及注意事項，是培養學生創新能力的好題．