Question

某實(shí)驗(yàn)小組利用注射器、彈簧測力計(jì)、刻度尺等器材測量大氣壓強(qiáng)的值，實(shí)驗(yàn)步驟如下：
（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(nèi)的空氣

．
（2）如圖甲所示，用細(xì)繩拴住注射器活塞的頸部，使繩的另一端與彈簧測力計(jì)的掛鉤相連，然后水平向右慢慢拉動注射器筒，當(dāng)注射器中的活塞剛被拉動時(shí)，記下彈簧測力計(jì)的示數(shù)為F₀．
（3）如圖乙所示，用刻度尺測出注射器全部刻度的長度為

6.00cm

，計(jì)算出活塞的橫截面積．
（4）某同學(xué)在做該實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)拉力F隨注射器中的活塞移動距離S的變化而變化．并繪制了拉力F隨注射器中的活塞移動距離S的圖象（如圖丙），請分析該實(shí)驗(yàn)過程中拉力隨注射器中的活塞移動距離變化的主要原因是：

拉動后，內(nèi)部氣體的體積變大，壓強(qiáng)變小，彈簧測力計(jì)的拉力逐漸增大

．
你認(rèn)為理想的實(shí)驗(yàn)圖象是怎樣的，請畫出來．
（5）若注射器的容積為V，注射器全部刻度的長度為L，開始拉力為F₀，最大拉力為F₁，則大氣壓強(qiáng)誤差較小的表達(dá)式為P=

F1L

V

．

Answer 1

分析：（1）本實(shí)驗(yàn)的原理是：先排出注射器內(nèi)的空氣，這樣在往外拉活塞時(shí)，由于外界大氣壓的作用，要拉動活塞需要很大的力．
（3）由刻度尺可直接看出注射器全部刻度的長度．
（4）剛接動時(shí)，活塞內(nèi)殘留空氣體積未發(fā)生變化，此時(shí)拉力等于大氣壓力，拉動后，內(nèi)部氣體的體積變大，壓強(qiáng)變小，彈簧測力計(jì)的拉力逐漸增大．理想狀態(tài)下，筒內(nèi)絕對真空，據(jù)此可畫出圖象．
（5）根據(jù)注射器的容積為V，注射器全部刻度的長度為L，利用P=

F

S

求出大氣壓強(qiáng)誤差較小的表達(dá)式．

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(nèi)的空氣．
（3）從圖中可以看出，注射器可容納的藥水容積為20ml=20cm³，這20cm³的刻度長度由刻度尺可看出為6.00cm，
故活塞的橫截面積為S=m²≈

V

h

=

20cm3

6cm

≈3.33cm²=3.33×10^-4m²．
（4）剛拉動時(shí)，活塞內(nèi)殘留空氣體積未發(fā)生變化，此時(shí)拉力等于大氣壓力，拉動后，內(nèi)部氣體的體積變大，壓強(qiáng)變小，彈簧測力計(jì)的拉力逐漸增大，理想狀態(tài)下，筒內(nèi)絕對真空，拉力應(yīng)等于F₀不變，故理想的實(shí)驗(yàn)圖象見下圖；
（5）可計(jì)算出大氣壓強(qiáng)的值為：P_大氣=

F1

S

F1

V L

=

F1L

V

．
故答案為：（1）為了排盡注射器內(nèi)的空氣；
（3）6.00cm；
（4）拉動后，內(nèi)部氣體的體積變大，壓強(qiáng)變小，彈簧測力計(jì)的拉力逐漸增大，

（5）

F1L

V

．

點(diǎn)評：此題考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、分析推理能力以及運(yùn)用物理知識解決實(shí)際問題的能力．試題情景聯(lián)系生活實(shí)際，體現(xiàn)“從生活走向物理，從物理走向社會”的理念．