Question

實驗桌上有細線若干、兩種規格的鉤碼（0.5N、2N）足夠多、彈簧測力計一只（量程為5N、分度值為0.2N）、三種規格的注射器A、B、C（量程分別為20ml、10ml和5ml）如圖1、滑輪一只以及刻度尺一把．要求利用現有器材粗略測量大氣壓強．甲同學設計的方案如圖2示，乙同學設計的方案如圖3示．

請回答下列問題：
（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，這樣做的目的是

為了排盡注射器內的空氣

．
（2）實驗中，應該在

活塞剛被拉動

時，讀取彈簧測力計的示數（或鉤碼的重力）；
（3）甲同學在實驗時發現，彈簧測力計被拉到5N時，活塞仍沒有移動．欲仍然采用上述器材和方法完成實驗，需作的改進是：

換C注射器

．
（4）請你幫他把乙同學設計的數據記錄表格補充完整，標有“--”符號的空格不需要填寫．

鉤碼的個數	大氣對活塞的壓力F/N	注射器的容積V/ml		活塞的橫截面積S/m2	大氣壓強的值P/Pa
--	--	--	--	--	--

（5）小明了解到班內同學的實驗誤差普遍很大，有的偏大，有的偏小．請分析，該實驗過程中導致誤差的因素有（請寫出兩條）
①

空氣沒有排盡

；
②

橡皮帽密封不好

；
（6）按乙方案實驗時，掛上最后一個鉤碼后，發現活塞開始加速運動，為了既快捷又較準確地測出大氣壓力F，你認為最恰當的操作是：

先加大鉤碼至活塞被拉動，取走一個鉤碼，用彈簧測力計豎直向下拉動

．

Answer 1

分析：（1）本實驗的原理是：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．
（2）注射器內的空氣我們要事先排凈，拉動活塞滑動時的拉力就約等于大氣對活塞的壓力；
（3）壓力的大小跟活塞的作用面積有關，在大氣壓強一定時，面積越小，壓力會越小，所以應選擇較小的注射器．
（4）測橫截面積時，根據公式S=

V

L

，我們還要量一個注射器刻度的長；
（5）造成誤差的主要原因是多方面的，有可能是注射器內的空氣沒有排盡、或橡皮帽密封不好、拉力和長度讀數不準確等．
（6）因為很難保證拉力的大小正好是鉤碼重的整數倍，所以借助彈簧測力計還是很有必要的．

解答：解：（1）將活塞推至底部并用橡皮帽堵住小孔，這樣做的目的是為了排盡注射器內的空氣．
（2）當活塞剛開始滑動時，說明拉力正好克服了大氣的壓力，是一對平衡力，此時彈簧測力計的示數就等于大氣產生的壓力；
（3）因為大氣的壓強是一定的，根據公式F=pS，受力面積越小，壓力也會越小，所以當彈簧測力計量程不夠時，可換用量程更小的C注射器；
（4）要想得到活塞的橫截面積S，根據公式S=

V

L

，我們必須還要量出注射器所有刻度的長L，見表格：
（5）從實驗結果看，測量結果小于一標準大氣壓，造成誤差的主要原因是由于注射器內的空氣沒有排盡、或橡皮帽密封不好、拉力和長度讀數不準確等；拉動活塞時活塞和筒壁間有摩擦這會造成最終測量的結果偏大．
（6）因為鉤碼的重力已經固定，缺少靈活性，所以可在鉤碼下掛彈簧測力計，拉動彈簧測力計；
故答案為：（1）為了排盡注射器內的空氣；（2）活塞剛被拉動；（3）換C注射器；
（4）

鉤碼的個數	大氣對活塞的壓力F/N	注射器的容積V/ml	注射器有刻度部分的長度L/cm	活塞的橫截面積S/m2	大氣壓強的值P/Pa
--	--	--	--	--	--

（5）①空氣沒有排盡，②橡皮帽密封不好；
（6）先加大鉤碼至活塞被拉動，取走一個鉤碼，用彈簧測力計豎直向下拉動．

點評：此題考查學生的實驗設計能力、分析推理能力以及運用物理知識解決實際問題的能力．試題情景聯系生活實際，體現“從生活走向物理，從物理走向社會”的理念．