Question

小明所設計的“估測大氣壓的值”的實驗方案如下：
①把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用-個橡皮帽封住注射器的小孔；這樣做的目的是

排盡筒內(nèi)的空氣

．
②如圖8所示，用細尼龍繩拴住注射器活塞的頸部，使繩的另一端與固定在墻上的彈簧測力計的掛鉤相連，然后水平向右慢慢地拉動注射器筒．當注射器中的活塞剛開始移動時，記下彈簧測力計的示數(shù)F．
③觀察并記錄注射器筒上所標明的容積V，用刻度尺測出注射器的

全部刻度

 填“針筒”或“全部刻度”）的長度L．再算橫截面積s=

V

L

．
（1）根據(jù)以上實驗方案，用測得和記錄的物理量計算大氣壓強的表達式應為：P=

FL

V

．
（2）按照上述實驗方案測得的大氣壓強的值，往往會比大氣壓強的實際值偏小．你認為產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是什么？（請寫出兩條）：
a．

注射器內(nèi)的空氣無法排盡

b．

活塞與注射器壁間存在摩擦

．

Answer 1

分析：①實驗中要排出注射器內(nèi)的空氣，這樣在拉動活塞時，注射器內(nèi)部會接近于真空，這樣才能測出大氣的壓力；
②明確實驗的原理，才能完成實驗步驟的補充．當注射器中的活塞開始滑動時，此時彈簧測力計的示數(shù)與所受的大氣壓力相等；因活塞為圓柱體，所以活塞的橫截面積可以通過公式S=

V

L

來求出；
③知道注射器的容積，還需要用刻度尺量出其刻度部分的長度；利用壓強的公式，代入測量的數(shù)據(jù)可得出表達式；
注射器筒內(nèi)有空氣、活塞與注射器壁間存在摩擦等會使拉力變小，在面積不變的情況下，測得的大氣壓會偏小．

解答：解：①實驗時，把活塞推至注射器筒底端是為了排出注射器中的空氣．
②當注射器中的活塞開始滑動時，彈簧測力計的拉力與大氣的壓力剛好平衡，因此需要記錄此時的示數(shù)；
已知注射器筒上所標明的容積V，用刻度尺測出注射器的全部刻度長度L，故注射器活塞的面積為S=

V

L

，
③將測量結(jié)果代入壓強公式得：p=

F

S

=

F

V L

=

FL

V

．
如果筒內(nèi)空氣沒有排盡，活塞與注射器壁間存在摩擦，拉力的測量值會偏小，根據(jù)公式p=

F

S

可知，導致測得的大氣壓值偏小．
故答案為：①排盡筒內(nèi)的空氣；
②全部刻度；

V

L

；③（1）

FL

V

；
（2）注射器內(nèi)的空氣無法排盡；活塞與注射器壁間存在摩擦．

點評：利用注射器測量大氣壓時，用到的公式是p=

F

S

所以要分別測大氣壓力F和活塞的橫截面積S．利用二力平衡可通過彈簧測力計測出大氣壓力，利用幾何知識可得出活塞的面積S，便可求出大氣壓的值了．對測量結(jié)果的評估則主要看是否對幾個測量值造成了影響，造成了怎樣的影響，最后確定是偏大或偏小．