Question

12．小明利用最大刻度值標有2.5mL的一次性注射器等器材，對大氣壓的值進行測量．其實驗步驟如下：
a．先將活塞推至注射器底端，再用橡皮帽封住注射器的小孔．
b．按圖組裝器材，用左手托住彈簧測力計保持它在水平方向，然后用右手水平向右慢慢地拉動注射器筒，當
注射器中的活塞剛開始向左滑動時，記下彈簧測力計的示數為5.5N．松手時發現注射器中的活塞向右滑動瞬間，彈簧測力計的示數為4.5N．
c．測出注射器全部刻度的長度為5cm．  
d．根據測量數據，算出大氣壓的值．
（1）實驗所用的器材為：注射器、彈簧測力計、細繩、橡皮帽、水和刻度尺．
（2）實驗過程中小明讓彈簧測力計和注射器筒保持在水平方向，目的是為了減小重力對實驗的影響，從而提高實驗的準確程度．
（3）根據小明測得的數據計算出大氣壓的值為1×10⁵Pa
（4）小明發現，同學們在做此實驗時測得的大氣壓值誤差較大，對此小明與同學找出了下列可能的原因：
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．
上述原因一定會使測量值小于真實值的是①④．

Answer 1

分析 （1）該實驗的實驗原理是：p=$\frac{F}{S}$，據此可知實驗中要測出注射器的長度，因此要用到刻度尺．
（2）地球表面上的一切物體都要受到重力，所以乙圖中注射器的活塞也要受到重力；
（3）注射器的容積可通過圖中讀出，其單位為ml，注射器是圓柱體，利用公式V=SL的變形，可求其橫截面積的大小；
根據物體受力平衡，求出大氣對活塞的壓力；根據公式p=$\frac{F}{S}$將測得的壓力和面積代入公式即可算出壓強的大小；
（4）注射器筒內有空氣或沒有讀準彈簧測力計的示數都會導致測量值大于真實值．

解答 解：（1）實驗中要測出注射器的長度，因此除了：注射器、彈簧測力計、細繩、橡皮帽、水，還要有刻度尺．
（2）在豎直方向拉活塞時，由于活塞受到自身的重力，會增大彈簧測力計的示數，所以讓彈簧測力計和注射器筒保持在水平方向，目的是為了減小重力對實驗的影響，從而提高實驗的準確程度．
（3）讀圖可知，注射器容積為2.5ml，即2.5cm³．注射器全部刻度的長度L=5cm；
因為注射器為圓柱體，根據V=SL可得，S=$\frac{V}{L}$=$\frac{2.5c{m}^{3}}{5cm}$=0.5cm²；
實驗時，由于當注射器中的活塞剛開始向左滑動時，大氣對活塞的壓力和向左的摩擦力與水平向右的拉力平衡；
即：F+f=F₁；
松手時發現注射器中的活塞向右滑動瞬間，大氣對活塞的壓力和向右摩擦力與測力計水平向左的拉力平衡；
即：F-f=F₂；
兩式相加即可得：F=$\frac{1}{2}$（F₁+F₂）=$\frac{1}{2}$（5.5N+4.5N）=5N，所以大氣對活塞的壓力F=5N；
所以壓強為p=F $\frac{F}{S}$=$\frac{5N}{0.5×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=1×10⁵Pa；
（4）活塞與注射器筒壁不完全密封，橡皮帽封住的注射器小孔中有殘余氣體，都會使拉力變小，在面積不變的情況下，測得的大氣壓會偏小；活塞與注射器筒壁間有摩擦會導致測量值大于真實值，故選①④．
故答案為：（1）刻度尺；（2）重力；（3）1×10⁵；（4）①④．

點評 本題屬實驗探究題，實驗探究題一般對學生的要求都較高，不僅要求學生熟練掌握課本上所學的相關知識，還要求學生具有一定的物理素養