Question

3．某科学实验小组利用注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材测量大气压强的值，实验步骤如下：

（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，这样做的目的是排尽注射器内的空气．
（2）如图1，用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部，使绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连，然后水平向右慢慢拉动注射器筒，当注射器中的活塞刚被拉动时，记下弹簧测力计的示数为30N．
（3）如图2，用刻度尺测出注射器全部刻度的长度为6.00cm，计算出活塞的横截面积3.33cm²．
（4）计算得到大气压强的数值为9×10⁴Pa．
（5）同学们发现实验误差较大，请分析，该实验过程中导致误差的原因（请写出两条即可）
①空气没有排尽；②橡皮帽密封不好．

Answer 1

分析 （1）先排出注射器内的空气，这样在往外拉活塞时，由于外界大气压的作用，要拉动活塞需要很大的力，这个力的大小为F=P_大气S，
（3）根据20cm³的刻度长度由刻度尺读出，根据S=$\frac{V}{L}$计算出活塞的横截面积；
（4）测出活塞横截面积S和拉动时的拉力F，根据P_大气=$\frac{F}{S}$求出大气压强的值．

解答 解：（1）将活塞推至底部并用橡皮帽堵住小孔，这样做的目的是为了排尽注射器内的空气．
（3）从图中可以看出，注射器可容纳的药水容积为20ml=20cm³，这20cm³的刻度长度由刻度尺可看出全部刻度的长度L=6.00cm，
用刻度尺测出注射器全部刻度的长度为L，则活塞的横截面积为S=$\frac{V}{L}$=$\frac{20c{m}^{3}}{6.00cm}$=$\frac{10}{3}$cm²≈3.33cm²．
（4）可大气压强的值：p_大气=$\frac{F}{S}$=$\frac{30N}{\frac{10}{3}×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=9×10⁴Pa．
（5）从实验结果看，测量结果小于一标准大气压，造成误差的主要原因是由于注射器内的空气没有排尽、或橡皮帽密封不好、拉力和长度读数不准确等；拉动活塞时活塞和筒壁间有摩擦这会造成最终测量的结果偏大．
故答案为：（1）排尽注射器内的空气；（3）6.00；3.33；（4）9×10⁴；（5）①空气没有排尽；②橡皮帽密封不好．

点评 作为一个不是按课本方法进行测量大气压的实验，关键是在弄清实验的原理，然后才能分析出实验需要测量的是哪些物理量，怎么才能计算出大气压强的值．