Question

（2010?扬州模拟）实验桌上有细线若干、两种规格的钩码（0.5N、2N）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）两种设计方案的实验原理都是

P=

F

S

．
（2）实验中，应该在

活塞刚被拉动

时，读取弹簧测力计的示数（或钩码的重力）；
（3）甲同学在实验时发现，弹簧测力计被拉到5N时，活塞仍没有移动．欲仍然采用此方案完成实验，需作的改进是：

换C

（4）请你帮他把乙同学设计的数据记录表格补充完整，标有“--”符号的空格不需要填写．

钩码的个数	大气对活塞的压力F/N	注射器的容积V/ml	注射器有刻度部分长度l/cm	活塞的横截面积S/m2	大气压强的值P/Pa
--	--	--	--	--	--

（5）按乙方案实验时，为了既快捷又较准确地测出大气压力F，最恰当的操作是：

先加大钩码至活塞被拉动取走一个钩码用弹簧测力计竖直向下拉动

．

Answer 1

分析：（1）根据公式p=

F

S

，用弹簧测力计或钩码来求F，根据注射器容积和刻度的长来求面积，这就是这一实验的基本设计思路．
（2）注射器内的空气我们要事先排净，拉动活塞滑动时的拉力就约等于大气对活塞的压力；
（3）压力的大小跟活塞的作用面积有关，在大气压强一定时，面积越小，压力会越小，所以应选择较小的注射器；
（4）测横截面积时，根据公式S=

V

L

，我们还要量一个注射器刻度的长；
（5）因为很难保证拉力的大小正好是钩码重的整数倍，所以借助弹簧测力计还是很有必要的．

解答：解：（1）用弹簧测力计或钩码来求F，根据注射器容积和刻度的长来求面积，利用公式p=

F

S

计算；
（2）当活塞刚开始滑动时，说明拉力正好克服了大气的压力，是一对平衡力，此时弹簧测力计的示数就等于大气产生的压力；
（3）因为大气的压强是一定的，根据公式F=pS，受力面积越小，压力也会越小，所以当弹簧测力计量程不够时，可换用量程更小的C注射器；
（4）要想得到活塞的横截面积S，根据公式S=

V

L

，我们必须还要量出注射器所有刻度的长L，见表格：

钩码的个数	大气对活塞的压力F/N	注射器的容积V/ml	注射器有刻度部分的长度L/cm	活塞的横截面积S/m2	大气压强的值P/Pa
--	--	--	--	--	--

（5）因为钩码的重力已经固定，缺少灵活性，所以可在钩码下挂弹簧测力计，拉动弹簧测力计；
 故答案为：（1）p=

F

S

；  
（2）活塞刚被拉动；  
（3）换C；  
（4）注射器有刻度部分长度l/cm； 
（5）先加大钩码至活塞被拉动取走一个钩码用弹簧测力计竖直向下拉动．

点评：此类实验依据了p=

F

S

，弹簧测力计测出的拉力正好是大气对活塞的压力，活塞的横截面积就是力的作用面积，这样就可以求出大气压强了．两种方案对比，甲方案更直接，但需要一支量程足够大的测力计，乙方案钩码的重固定，无法保证读数为整数，也需要借助测力计来测量．具体操作中，受客观条件的影响，此实验很难保测量的准确性．