Question

實(shí)驗(yàn)桌上有細(xì)線(xiàn)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）如圖1、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2示，乙同學(xué)設(shè)計(jì)的方案如圖3示．

請(qǐng)回答下列問(wèn)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(nèi)的空氣

．
（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(méi)有移動(dòng)．欲仍然采用上述器材和方法完成實(shí)驗(yàn)，需作的改進(jìn)是：

換C注射器

．
（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(xiě)．

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		活塞的橫截面積S/m2	大氣壓強(qiáng)的值P/Pa
--	--	--	--	--	--

（5）小明了解到班內(nèi)同學(xué)的實(shí)驗(yàn)誤差普遍很大，有的偏大，有的偏小．請(qǐng)分析，該實(shí)驗(yàn)過(guò)程中導(dǎo)致誤差的因素有（請(qǐng)寫(xiě)出兩條）
①

空氣沒(méi)有排盡

；
②

橡皮帽密封不好

；
（6）按乙方案實(shí)驗(yàn)時(shí)，掛上最后一個(gè)鉤碼后，發(fā)現(xiàn)活塞開(kāi)始加速運(yùn)動(dòng)，為了既快捷又較準(zhǔn)確地測(cè)出大氣壓力F，你認(rèn)為最恰當(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）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(dòng)活塞需要很大的力．
（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）造成誤差的主要原因是多方面的，有可能是注射器內(nèi)的空氣沒(méi)有排盡、或橡皮帽密封不好、拉力和長(zhǎng)度讀數(shù)不準(zhǔn)確等．
（6）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）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．
（2）當(dāng)活塞剛開(kāi)始滑動(dòng)時(shí)，說(shuō)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(jiàn)表格：
（5）從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，測(cè)量結(jié)果小于一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，造成誤差的主要原因是由于注射器內(nèi)的空氣沒(méi)有排盡、或橡皮帽密封不好、拉力和長(zhǎng)度讀數(shù)不準(zhǔn)確等；拉動(dòng)活塞時(shí)活塞和筒壁間有摩擦這會(huì)造成最終測(cè)量的結(jié)果偏大．
（6）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）為了排盡注射器內(nèi)的空氣；（2）活塞剛被拉動(dòng)；（3）換C注射器；
（4）

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）①空氣沒(méi)有排盡，②橡皮帽密封不好；
（6）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(shí)解決實(shí)際問(wèn)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(huì)”的理念．