Question

某實驗小組利用注射器、彈簧測力計、刻度尺等器材測量大氣壓強的值，實驗步驟如下：
（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，這樣做的目的是

為了排盡注射器內(nèi)的空氣

．
（2）如圖甲所示，用細繩拴住注射器活塞的頸部，使繩的另一端與彈簧測力計的掛鉤相連，然后水平向右慢慢拉動注射器筒，當(dāng)注射器中的活塞剛被拉動時，記下彈簧測力計的示數(shù)為F₀．
（3）如圖乙所示，用刻度尺測出注射器全部刻度的長度為

6.00cm

，計算出活塞的橫截面積．
（4）某同學(xué)在做該實驗時，發(fā)現(xiàn)拉力F隨注射器中的活塞移動距離S的變化而變化．并繪制了拉力F隨注射器中的活塞移動距離S的圖象（如圖丙），請分析該實驗過程中拉力隨注射器中的活塞移動距離變化的主要原因是：

拉動后，內(nèi)部氣體的體積變大，壓強變小，彈簧測力計的拉力逐漸增大

．
你認(rèn)為理想的實驗圖象是怎樣的，請畫出來．
（5）若注射器的容積為V，注射器全部刻度的長度為L，開始拉力為F₀，最大拉力為F₁，則大氣壓強誤差較小的表達式為P=

F1L

V

．

Answer 1

分析：（1）本實驗的原理是：先排出注射器內(nèi)的空氣，這樣在往外拉活塞時，由于外界大氣壓的作用，要拉動活塞需要很大的力．
（3）由刻度尺可直接看出注射器全部刻度的長度．
（4）剛接動時，活塞內(nèi)殘留空氣體積未發(fā)生變化，此時拉力等于大氣壓力，拉動后，內(nèi)部氣體的體積變大，壓強變小，彈簧測力計的拉力逐漸增大．理想狀態(tài)下，筒內(nèi)絕對真空，據(jù)此可畫出圖象．
（5）根據(jù)注射器的容積為V，注射器全部刻度的長度為L，利用P=

F

S

求出大氣壓強誤差較小的表達式．

解答：解：（1）將活塞推至底部并用橡皮帽堵住小孔，這樣做的目的是為了排盡注射器內(nèi)的空氣．
（3）從圖中可以看出，注射器可容納的藥水容積為20ml=20cm³，這20cm³的刻度長度由刻度尺可看出為6.00cm，
故活塞的橫截面積為S=m²≈

V

h

=

20cm3

6cm

≈3.33cm²=3.33×10^-4m²．
（4）剛拉動時，活塞內(nèi)殘留空氣體積未發(fā)生變化，此時拉力等于大氣壓力，拉動后，內(nèi)部氣體的體積變大，壓強變小，彈簧測力計的拉力逐漸增大，理想狀態(tài)下，筒內(nèi)絕對真空，拉力應(yīng)等于F₀不變，故理想的實驗圖象見下圖；
（5）可計算出大氣壓強的值為：P_大氣=

F1

S

F1

V L

=

F1L

V

．
故答案為：（1）為了排盡注射器內(nèi)的空氣；
（3）6.00cm；
（4）拉動后，內(nèi)部氣體的體積變大，壓強變小，彈簧測力計的拉力逐漸增大，

（5）

F1L

V

．

點評：此題考查學(xué)生的實驗設(shè)計能力、分析推理能力以及運用物理知識解決實際問題的能力．試題情景聯(lián)系生活實際，體現(xiàn)“從生活走向物理，從物理走向社會”的理念．