Question

小明所設(shè)計(jì)的“估測(cè)大氣壓的值”的實(shí)驗(yàn)方案如下：
①把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用-個(gè)橡皮帽封住注射器的小孔；這樣做的目的是

排盡筒內(nèi)的空氣

．
②如圖8所示，用細(xì)尼龍繩拴住注射器活塞的頸部，使繩的另一端與固定在墻上的彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤相連，然后水平向右慢慢地拉動(dòng)注射器筒．當(dāng)注射器中的活塞剛開始移動(dòng)時(shí)，記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F．
③觀察并記錄注射器筒上所標(biāo)明的容積V，用刻度尺測(cè)出注射器的

全部刻度

 填“針筒”或“全部刻度”）的長(zhǎng)度L．再算橫截面積s=

V

L

．
（1）根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)方案，用測(cè)得和記錄的物理量計(jì)算大氣壓強(qiáng)的表達(dá)式應(yīng)為：P=

FL

V

．
（2）按照上述實(shí)驗(yàn)方案測(cè)得的大氣壓強(qiáng)的值，往往會(huì)比大氣壓強(qiáng)的實(shí)際值偏�。�你認(rèn)為產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是什么？（請(qǐng)寫出兩條）：
a．

注射器內(nèi)的空氣無(wú)法排盡

b．

活塞與注射器壁間存在摩擦

．

Answer 1

分析：①實(shí)驗(yàn)中要排出注射器內(nèi)的空氣，這樣在拉動(dòng)活塞時(shí)，注射器內(nèi)部會(huì)接近于真空，這樣才能測(cè)出大氣的壓力；
②明確實(shí)驗(yàn)的原理，才能完成實(shí)驗(yàn)步驟的補(bǔ)充．當(dāng)注射器中的活塞開始滑動(dòng)時(shí)，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)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(guò)公式S=

V

L

來(lái)求出；
③知道注射器的容積，還需要用刻度尺量出其刻度部分的長(zhǎng)度；利用壓強(qiáng)的公式，代入測(cè)量的數(shù)據(jù)可得出表達(dá)式；
注射器筒內(nèi)有空氣、活塞與注射器壁間存在摩擦等會(huì)使拉力變小，在面積不變的情況下，測(cè)得的大氣壓會(huì)偏小．

解答：解：①實(shí)驗(yàn)時(shí)，把活塞推至注射器筒底端是為了排出注射器中的空氣．
②當(dāng)注射器中的活塞開始滑動(dòng)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的拉力與大氣的壓力剛好平衡，因此需要記錄此時(shí)的示數(shù)；
已知注射器筒上所標(biāo)明的容積V，用刻度尺測(cè)出注射器的全部刻度長(zhǎng)度L，故注射器活塞的面積為S=

V

L

，
③將測(cè)量結(jié)果代入壓強(qiáng)公式得：p=

F

S

=

F

V L

=

FL

V

．
如果筒內(nèi)空氣沒有排盡，活塞與注射器壁間存在摩擦，拉力的測(cè)量值會(huì)偏小，根據(jù)公式p=

F

S

可知，導(dǎo)致測(cè)得的大氣壓值偏�。�
故答案為：①排盡筒內(nèi)的空氣；
②全部刻度；

V

L

；③（1）

FL

V

；
（2）注射器內(nèi)的空氣無(wú)法排盡；活塞與注射器壁間存在摩擦．

點(diǎn)評(píng)：利用注射器測(cè)量大氣壓時(shí)，用到的公式是p=

F

S

所以要分別測(cè)大氣壓力F和活塞的橫截面積S．利用二力平衡可通過(guò)彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出大氣壓力，利用幾何知識(shí)可得出活塞的面積S，便可求出大氣壓的值了．對(duì)測(cè)量結(jié)果的評(píng)估則主要看是否對(duì)幾個(gè)測(cè)量值造成了影響，造成了怎樣的影響，最后確定是偏大或偏小．