Question

小明做“估測大氣壓值”的實驗．裝置如圖所示：
（1）小明不能采用

乙

（填“甲”、“乙”）圖的裝置來估測大氣壓強．
（2）實驗步驟如下：
A．把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用橡皮帽封住注射器的小孔；
B．用細尼龍繩拴住注射器活塞的頸部，繩的另一端與彈簧測力計的掛鉤相連，沿正確的方向慢慢拉動注射器筒，當注射器的活塞開始滑動時記下彈簧測數F；
C．讀出注射器的容積V；D．用刻度尺測出注射器的全部長度L．
（3）思考并回答：①實驗步驟A的目的是

排掉注射器中的空氣

．②指出以上實驗步驟中的錯誤：

D步驟應量出注射器有刻度部分的長度L′

．③用測得的物理量表示大氣壓強的表達式P=

FL′

V

．
（4）實驗時，可先在活塞周圍涂抹潤滑油，然后將其插入針筒中，這樣做有兩個好處；一是減小

摩擦

；二是可以防止

漏氣

．
（5）有5mL、10mL、20mL三種注射器，你認為選擇

5

mL的注射器好一些，為什么？

容積大的注射器，橫截面積大，需要的拉力大，會超過彈簧測力計的量程

．

Answer 1

分析：（1）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）①注射器內的空氣排不凈時，里面的氣體會產生向外的壓力，而使所測大氣壓強的數值遠遠比實際數值偏小；
②注射器的有效長度應從有刻度的位置測算，而不是全部長度；
③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，故測出注射器的有效長度，利用讀出的體積V求出活塞橫截面積S和拉動時的拉力F，就可求出大氣壓強的值．
（4）減小摩擦的方法：從壓力大小和接觸面的粗糙程度考慮，減小壓力，減小接觸面的粗糙程度，使接觸面脫離，用滾動代替滑動摩擦；
（5）從彈簧測力計的量程這一角度考慮，分析選擇注射器．

解答：解：（1）乙圖裝置中，向下拉活塞時，由于活塞受到自身的重力，會減小彈簧測力計的示數；
（3）①把注射器的活塞推至注射器筒的底端，會把注射器的空氣排掉，然后用橡皮帽封住注射器的小孔，是防止注射器外的空氣從小孔進入；
②注射器的體積是活塞的面積和注射器有效長度的成積，有效長度是指注射器帶刻度的部分；
③注射器活塞的面積為S=

V

L′

，
∵p=

F

s

∴二力平衡的條件可知：
F=P_大氣s=P_大氣

V

L′

所以，P_大氣=

FL′

V

．
（4）在活塞周圍涂抹潤滑油，這是在壓力一定時，通過減小筒壁與活塞的粗糙程度來減小摩擦的；
實驗時若注射器內空氣沒有排盡，大氣壓等于注射器內壓強加上拉力產生的壓強，這樣會使得測得的大氣壓值偏小．
所以實驗時，可先在活塞周圍涂抹潤滑油，然后將其插入針筒中，這樣做有兩個好處；一是減小摩擦；二是防止漏氣，密封性好．
（5）因為容積大的注射器，橫截面積大，需要的拉力大，會超過彈簧測力計的量程，所以選項5mL的注射器好一些．
故答案為：（1）乙；（3）①排掉注射器中的空氣；②D步驟應量出注射器有刻度部分的長度L′；③

FL′

V

；
（4）摩擦； 漏氣；（5）5；容積大的注射器，橫截面積大，需要的拉力大，會超過彈簧測力計的量程．

點評：此題的綜合性較強，既考查了二力平衡條件的應用、大氣壓強的特點、固體壓強的計算公式p=

F

s

等知識點，又考查了學生應用所學知識分析和解決實際問題的能力．