Question

17．如图是小明利用注射器估测大气压的实验装置图．
（1）该实验中以针筒（填“针筒”、“活塞”或“弹簧测力计”）为研究对象，利用二力平衡的知识来测出大气对活塞的压力．实验时小明让弹簧测力计和注射器筒保持在水平方向，目的是为了减小重力对实验的影响，从而提高实验的准确程度．
（2）某同学读出所用注射器的容积V，再用刻度尺测出注射器全部刻度（填“针筒”、“活塞”或“全部刻度”）的长度L．实验时测出注射器中的活塞开始滑动时测力计读数为F．则此时大气压值p=$\frac{FL}{V}$．
（3）小明发现，同学们在做此实验时测得的大气压值误差较大，对此小明与同学找出了下列可能的原因：①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体；②活塞与注射器筒壁间有摩擦；③弹簧测力计的示数没有读准；④活塞与注射器筒壁不完全密封．
上述原因一定会使测量值小于真实值的是①④（填序号）

Answer 1

分析 （1）明确实验的原理，才能完成实验步骤的补充．当注射器中的活塞开始滑动时，二力平衡可通过弹簧测力计测出大气压力，此时弹簧测力计的示数与所受的大气压力相等；地球表面上的一切物体都要受到重力，所以乙图中注射器的活塞也要受到重力；
（2）因活塞为圆柱体，所以活塞的横截面积可以通过公式S=$\frac{V}{L}$来求出，知道注射器的容积，还需要用刻度尺量出其刻度部分的长度；利用压强的公式，代入测量的数据可得出表达式；
（3）注射器筒内有空气或没有读准弹簧测力计的示数都会导致测量值大于真实值．

解答 解：（1）该实验中以针筒为研究对象，当注射器中的活塞开始滑动时，利用二力平衡原理来测出大气对活塞的压力；在竖直方向拉活塞时，由于活塞受到自身的重力，会增大弹簧测力计的示数，所以让弹簧测力计和注射器筒保持在水平方向，目的是为了减小重力对实验的影响，从而提高实验的准确程度．
（2）注射器是一个圆柱体形状，因此，应量出其刻度部分的长度，再读出空积V，得出活塞的面积S=$\frac{V}{L}$，将测量结果代入压强公式得：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{F}{\frac{V}{L}}$=$\frac{FL}{V}$，
（3）①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体；④活塞与注射器筒壁不完全密封，注射器筒内有空气都会使拉力变小，在面积不变的情况下，测得的大气压会偏小；
②活塞与注射器筒壁间有摩擦，会使拉力变大，在面积不变的情况下，测得的大气压会偏大；
③没有读准弹簧测力计的示数可能会导致测量值小于真实值，也可能会大于真实值．故选①④．
故答案为：（1）针筒；二力平衡；重力；（2）$\frac{FL}{V}$；（3）①④．

点评 利用注射器测量大气压时，用到的公式是p=$\frac{F}{S}$所以要分别测大气压力F和活塞的横截面积S．利用二力平衡可通过弹簧测力计测出大气压力，利用几何知识可得出活塞的面积S，便可求出大气压的值了．对测量结果的评估则主要看是否对几个测量值造成了影响，造成了怎样的影响，最后确定是偏大或偏小．