Question

6．小明同學(xué)利用注射器（容積為V）、彈簧測力計和刻度尺估測大氣壓的值．
（1）實(shí)驗時，首先把注射器活塞推至注射器筒的底端，用橡皮帽封住注射器的小孔，這樣做的目的是排盡筒內(nèi)空氣并防止外界空氣再次進(jìn)入．
（2）如圖所示，水平向右慢慢地拉動注射器筒．當(dāng)注射器中的活塞剛開始滑動時，記下彈簧測力計的示數(shù)F，用刻度尺測出注射器全部刻度的長度L，則大氣壓的值可表示為p=$\frac{FL}{V}$．
（3）實(shí)驗過程中注射器筒內(nèi)漏進(jìn)了少量空氣，則測得大氣壓值偏�。ㄟx填“偏大”、“不變”或“偏小”）．
（4）實(shí)驗室有甲、乙兩個注射器，活塞的橫截面積分別為0.5cm²和2cm²，該地的大氣壓約為10⁵Pa，若彈簧測力計量程為10N，實(shí)驗時應(yīng)選用甲（選填“甲”或“乙”）注射器，理由是用甲注射器所測大氣壓力約為5N，沒有超過彈簧測力計量程（或用乙注射器所測大氣壓力約為20N，超過彈簧測力計量程．

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗中要排出注射器內(nèi)的空氣，這樣在拉動活塞時，注射器內(nèi)部會接近于真空，這樣才能測出大氣的壓力；
（2）明確實(shí)驗的原理，才能完成實(shí)驗步驟的補(bǔ)充．當(dāng)注射器中的活塞開始滑動時，此時彈簧測力計的示數(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公式S=$\frac{V}{L}$來求出，知道注射器的容積，還需要用刻度尺量出其刻度部分的長度；利用壓強(qiáng)的公式，代入測量的數(shù)據(jù)可得出表達(dá)式；
（3）注射器內(nèi)的空氣沒有排盡和拉動活塞時活塞和筒壁間有摩擦都會影響拉力的大小，并結(jié)合壓強(qiáng)的計算公式分析出測量值與真實(shí)值之間的差異．
（4）根據(jù)拉動甲、乙兩個注射器的活塞的橫截面積，分別計算出標(biāo)準(zhǔn)大氣壓所需要的拉力即可選擇．

解答 解：（1）實(shí)驗時，把活塞推至注射器筒底端是為了排盡筒內(nèi)空氣并防止外界空氣再次進(jìn)入，使注射器密封．
（5）注射器是一個圓柱體形狀，因此，應(yīng)量出其刻度部分的長度，再讀出空積V，
得出活塞的面積S=$\frac{V}{L}$，
估測的大氣壓的表達(dá)式為：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{F}{\frac{V}{L}}$=$\frac{FL}{V}$；
（3）實(shí)驗過程中注射器筒內(nèi)漏進(jìn)了少量空氣，則彈簧測力計的示數(shù)F減小，由壓強(qiáng)公式可知，將導(dǎo)致測得的大氣壓強(qiáng)值偏�。�
（4）因甲、乙兩個注射器，活塞的橫截面積分別為0.5cm²和2cm²，
當(dāng)大氣壓約為10⁵Pa，當(dāng)面積為2cm²，即0.0002m²時，
由P=$\frac{F}{S}$可得，F(xiàn)=pS=10⁵Pa×0.0002m²=20N，
因為已知彈簧測力計量程為10N，超過了測力計的量程，
所以實(shí)驗時應(yīng)選用甲注射器．
故答案為：（1）排盡筒內(nèi)空氣并防止外界空氣再次進(jìn)入；（2）$\frac{FL}{V}$；（3）偏�。�
（4）甲； 用甲注射器所測大氣壓力約為5N，沒有超過彈簧測力計量程（或用乙注射器所測大氣壓力約為20N，超過彈簧測力計量程）．

點(diǎn)評 利用注射器測量大氣壓時，用到的公式是p=$\frac{F}{S}$所以要分別測大氣壓力F和活塞的橫截面積S．利用二力平衡可通過彈簧測力計測出大氣壓力，利用幾何知識可得出活塞的面積S，便可求出大氣壓的值了．