Question

实验桌上有细线若干、大小两种规格的钩码（0.5N、5N）足够多、弹簧测力计一只（量程为5N、分度值为0.2N）、三种规格的注射器A、B、C（量程分别为20ml、10ml和5ml）．滑轮一只以及刻度尺一把．要求利用现有器材粗略测量大气压强．甲同学设计的方案如图甲所示，乙同学设计的方案如图乙所示，请回答下列问题：

（1）实验中，应该在注射器______的情况下，读取弹簧测力计的示数或钩码的重力；
（2）甲同学在实验时发现，弹簧测力计读数增加到5N时，注射器仍没有移动．要仍然采用此方案完成实验，需作的改进是：______；
（3）按乙方案实验时，钩码的增加应遵循______的原则，直到活塞被匀速拉动为止．
（4）请你杷乙同学设计的记录表格补充完整．

钩码	大气对活塞的压力F/N	注射器的刻度部分容积V/ml		活塞的横截面积S/cm2	大气压强的值p/Pa
4个大，1个小	20.5	10

（5）乙同学测得的大气压值比真实值稍大还是稍小？为什么？

Answer 1

解：（1）拉动弹簧测力计，活塞刚好被拉动时，其拉力才与大气压力相等；
（2）根据公式F=pS，在压强一定时，面积越小，压力越小，因此，弹簧测力计的量程太小时，可换用小的注射器来进行实验；
（3）钩码的添加必须遵循先大后小的原则，这样才能测出更准确的力的大小；
（4）需要记录的量还有注射器刻度的长度，根据公式S=来求面积，根据p=来求压强；
（5）1标准大气压为1.01×10⁵Pa，因此，测量值偏大，可能的原因是拉动注射器时的摩擦力过大，使所测F增大．
故答案为：（1）活塞刚好被拉动；（2）换量程较小的注射器；（3）先大后小；
（4）见表格；

钩码	大气对活塞的压力 F/N	注射器的刻度部分容积 V/ml	注射器刻度部分的长度 L/cm	活塞的横截面积 S/cm2	大气压强的值 p/Pa
4个大， 1个小	20.5	10	5.0	2.0	1.025×105

（5）稍大．因为拉动注射器时的摩擦力较大．
分析：（1）实验中用弹簧测力计的拉力来表示大气压力的大小，因此只有活塞刚好被拉动时，二者的大小才相等；
（2）量程越小的注射器其横截面积越小，承受的大气压力也会越小；
（3）钩码的添加应先大后小，这样才能测量准确；
（4）活塞的截面积要用体积除以长度，因此还应测出刻度部分的长度，读数时从乙图中读取，再根据数据计算面积和压强的大小；
（5）知道标准大气压，将结果与之比较，再分析可能的原因．
点评：利用注射器与弹簧测力计来测大气压强，是常用的粗略测量大气压的方法之一，依据的原理依然是p=，这里的F是指大气对活塞的压力，S是活塞的横截面积，了解了这一原理，就可以对实验中的一些细节进行设计和操作了．