Question

2．小虎同學利用注射器（容積為V）、彈簧測力計和刻度尺估測大氣壓的值．
（1）如圖所示，水平向右慢慢拉動注射器筒，當注射器的活塞開始滑動時，記下彈簧測力計的示數F，用刻度尺測出注射器的全部刻度的長L，則大氣壓的值表達式為p=$\frac{FL}{V}$．
（2）實驗過程中注射器筒內漏進了少量空氣，則測得的大氣壓值偏小（選填“偏大”、“偏小”或“不變”）．
（3）為了消除由于注射器活塞與筒壁間摩擦帶來的影響，請設計實驗步驟來測出摩擦力：
將活塞推至注射器頂端時，拔掉橡皮帽，勻速拉動活塞，則測力計示數即為摩擦力大小．

Answer 1

分析 （1）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=$\frac{V}{L}$來求出，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，代入測量的數據可得出表達式；
（2）如果注射器內的氣體沒有排干凈或橡皮帽漏氣，會使得測量值變小；
（3）因為活塞與注射器筒內壁存在摩擦，則根據活塞勻速拉動時受力平衡分析判斷測量摩擦力的方法；

解答 解：
（1）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F；注射器是一個圓柱體形狀，因此，應量出其刻度部分的長度，再讀出有刻度部分的容積V，得出活塞的面積S=$\frac{V}{L}$，將測量結果代入壓強公式得：$P=\frac{F}{S}=\frac{F}{\frac{V}{L}}=\frac{FL}{V}$；
（2）注射器內空氣沒有排干凈或橡皮帽漏氣，則測得的大氣壓值都偏小；
（3）將密封的注射器筒的橡皮帽去掉，然后根據針筒活塞勻速拉動，此時活塞受力平衡，則測力計的示數等于摩擦力大小．
故答案為：（1）$\frac{FL}{V}$；  （2）偏小；（3）將活塞推至注射器頂端時，拔掉橡皮帽，勻速拉動活塞，則測力計示數即為摩擦力大小  （合理即可）．

點評 利用注射器測量大氣壓時，用到的公式是$P=\frac{F}{S}$，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；先弄清測量大氣壓強實驗原理，然后才能根據現象分析出實驗可能引起的結果；利用二力平衡條件考慮測量摩擦力的方法．