Question

（2010?揚(yáng)州模擬）實(shí)驗(yàn)桌上有細(xì)線若干、兩種規(guī)格的鉤碼（0.5N、2N）足夠多、彈簧測(cè)力計(jì)一只（量程為5N、分度值為0.2N）、三種規(guī)格的注射器A、B、C（量程分別為20ml、10ml和5ml）、滑輪一只以及刻度尺一把．要求利用現(xiàn)有器材粗略測(cè)量大氣壓強(qiáng)．甲同學(xué)設(shè)計(jì)的方案如圖甲所示，乙同學(xué)設(shè)計(jì)的方案如圖乙所示．

請(qǐng)回答下列問題：
（1）兩種設(shè)計(jì)方案的實(shí)驗(yàn)原理都是

P=

F

S

．
（2）實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)該在

活塞剛被拉動(dòng)

時(shí)，讀取彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)（或鉤碼的重力）；
（3）甲同學(xué)在實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，彈簧測(cè)力計(jì)被拉到5N時(shí)，活塞仍沒有移動(dòng)．欲仍然采用此方案完成實(shí)驗(yàn)，需作的改進(jìn)是：

換C

（4）請(qǐng)你幫他把乙同學(xué)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)記錄表格補(bǔ)充完整，標(biāo)有“--”符號(hào)的空格不需要填寫．

鉤碼的個(gè)數(shù)	大氣對(duì)活塞的壓力F/N	注射器的容積V/ml	注射器有刻度部分長(zhǎng)度l/cm	活塞的橫截面積S/m2	大氣壓強(qiáng)的值P/Pa
--	--	--	--	--	--

（5）按乙方案實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了既快捷又較準(zhǔn)確地測(cè)出大氣壓力F，最恰當(dāng)?shù)牟僮魇牵?!--BA-->

先加大鉤碼至活塞被拉動(dòng)取走一個(gè)鉤碼用彈簧測(cè)力計(jì)豎直向下拉動(dòng)

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)公式p=

F

S

，用彈簧測(cè)力計(jì)或鉤碼來求F，根據(jù)注射器容積和刻度的長(zhǎng)來求面積，這就是這一實(shí)驗(yàn)的基本設(shè)計(jì)思路．
（2）注射器內(nèi)的空氣我們要事先排凈，拉動(dòng)活塞滑動(dòng)時(shí)的拉力就約等于大氣對(duì)活塞的壓力；
（3）壓力的大小跟活塞的作用面積有關(guān)，在大氣壓強(qiáng)一定時(shí)，面積越小，壓力會(huì)越小，所以應(yīng)選擇較小的注射器；
（4）測(cè)橫截面積時(shí)，根據(jù)公式S=

V

L

，我們還要量一個(gè)注射器刻度的長(zhǎng)；
（5）因?yàn)楹茈y保證拉力的大小正好是鉤碼重的整數(shù)倍，所以借助彈簧測(cè)力計(jì)還是很有必要的．

解答：解：（1）用彈簧測(cè)力計(jì)或鉤碼來求F，根據(jù)注射器容積和刻度的長(zhǎng)來求面積，利用公式p=

F

S

計(jì)算；
（2）當(dāng)活塞剛開始滑動(dòng)時(shí)，說明拉力正好克服了大氣的壓力，是一對(duì)平衡力，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)就等于大氣產(chǎn)生的壓力；
（3）因?yàn)榇髿獾膲簭?qiáng)是一定的，根據(jù)公式F=pS，受力面積越小，壓力也會(huì)越小，所以當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)量程不夠時(shí)，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(jù)公式S=

V

L

，我們必須還要量出注射器所有刻度的長(zhǎng)L，見表格：

鉤碼的個(gè)數(shù)	大氣對(duì)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(zhǎng)度L/cm	活塞的橫截面積S/m2	大氣壓強(qiáng)的值P/Pa
--	--	--	--	--	--

（5）因?yàn)殂^碼的重力已經(jīng)固定，缺少靈活性，所以可在鉤碼下掛彈簧測(cè)力計(jì)，拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)；
 故答案為：（1）p=

F

S

；  
（2）活塞剛被拉動(dòng)；  
（3）換C；  
（4）注射器有刻度部分長(zhǎng)度l/cm； 
（5）先加大鉤碼至活塞被拉動(dòng)取走一個(gè)鉤碼用彈簧測(cè)力計(jì)豎直向下拉動(dòng)．

點(diǎn)評(píng)：此類實(shí)驗(yàn)依據(jù)了p=

F

S

，彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出的拉力正好是大氣對(duì)活塞的壓力，活塞的橫截面積就是力的作用面積，這樣就可以求出大氣壓強(qiáng)了．兩種方案對(duì)比，甲方案更直接，但需要一支量程足夠大的測(cè)力計(jì)，乙方案鉤碼的重固定，無法保證讀數(shù)為整數(shù)，也需要借助測(cè)力計(jì)來測(cè)量．具體操作中，受客觀條件的影響，此實(shí)驗(yàn)很難保測(cè)量的準(zhǔn)確性．