实验13 粗略测算大气压值实验

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1、实验十三、粗略测算大气压强的实验【实验目的】粗略估算大气压强的数值。【实验器材】注射器；弹簧测力计；细线；橡皮帽；刻度尺。【实验原理】P=F/S知识依据：二力平衡（利用注射器的活塞受到弹簧测力计和大气压力处于平衡状态时，即二力平衡。）【实验步骤】 把注射器的活塞推至注射器针筒的底端，然后用橡皮帽封住注射器小孔； 如图甲所示，用细线拴住注射器活塞颈部，使线的一端与弹簧测力计的挂钩相连，然后水平向右慢慢拉动针筒，当活塞刚开始滑动时，记下弹簧测力计的示数为F； 读出注射器针筒上有刻度部分的容积V； 用刻度尺测出注射器针筒上有刻度部分的长度L。【实验记录】：大气对活塞的压力F/N注射器的容积 V/ml

2、注射器有刻度的部分的长度1/cm活塞的横截面积S/m2大气压的值P/Pa【数据处理】 注射器近似圆柱体，由体积公式可以算出活塞的横截面积S=V/L 根据公式求出大气压强；【考点方向】1、该实验求出的大气压是估测数值，和真实的大气压数值存在差距主要原因是两方面：答:一、活塞与注射器之间存在摩擦：二、空气难以排尽2、若不考虑其它因素，根据二力平衡的知识可知，研究对象在水平方向所受的大气压力与拉力大小相 等。3、注射器顶端装针头处空气无法排尽，这将会使测量结果偏小4、空气无法排尽可以采取的方法是：将注射器内抽满水，端口向上推动活塞排水，使得顶端保留水，再封 口。5、实验前在活塞周围涂抹润滑油主要好处

3、有：一、减小摩擦：二、增加气密性6、实验过程中让弹簧测力计和注射器保持在水平方向目的：可以减小 活塞自身重力 对实验的影响，从 而提高实验的精确程度7、当弹簧测力计量程不够时或者为了拉动时更省力可以采取的方法是：可换用小量程注射器。（减小活塞 的横截面积）8、该实验的原理依据是：P=F/S。知识依据：二力平衡（利用注射器的活塞受到弹簧测力计和大气压力处于平衡状态时，即 二力平衡。）9、把注射器的活塞推到注射器筒的底端，这样做的目的是排尽筒内空气，密封注射器。（从而使得作用 在活塞上的力只有大气压力和弹簧测力计拉力）10、实验过程中应该水平方向、缓慢匀速拉动注射器筒，当注射器的活塞刚被拉动时，记

4、下弹簧测力计的 示数，此时拉力等于大气压力。11、实验过程中为了减小活塞与筒壁之间的摩擦除了采用涂抹润滑油外，还可以采用：在用橡皮套封住注 射器端口前，将其注射器水平放置，用弹簧测力计匀速拉动活塞，测出摩擦力的大小，密封端口后再次拉 动测得的弹簧测力计示数减去摩擦力就是大气压力12、如果考虑活塞和筒壁之间摩擦力对实验的影响，所测的大气压值应该比标准值偏大 【创新母题】：小明利用最大刻度值标有 2.5mL 的一次性注射器等器材，对大气压的值进行测量 实验步 骤如下：A、把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用橡皮帽封住注射器的小孔；B、用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部，绳的另一端与弹簧测力计的挂钩

5、相连，沿正确的方向慢慢拉动注射 器筒，当注射器的活塞刚开始滑动时记下弹簧测力计示数F=7.5N；C、测出注射器的全部长度L=4cm.甲乙(1) 实验所用的器材为：注射器、弹簧测力计、细绳、橡皮帽、水和。(2) 测量大气压的原理为：，受力面积S的表达式为： ；实验中研究对象为，不考虑摩擦时，以此研究对象为受力物体的两个施力物体分别和。(3) 在如图所示的装置中，小明不能采用 的装置来估测大气压强，其原因是。(4) 实验时，可先在活塞周围涂抹润滑油，然后将其插入针筒中，这样做有两个好处；一是减小; 二是。(5) 反思并回答： 实验步骤A的目的是。 指出以上实验步骤中的错误：。 步骤B中为什么要在注

6、射器的活塞开始滑动时记下弹簧测力计的示数？。 用测得的物理量表示大气压强的表达式：p=。(6) 托里拆利实验是世界上第一个测出大气压的实验；1标准大气压相当于cm高水银柱产生的压强，约为Pa。(7) 小明发现，同学们在做此实验时测得的大气压值误差较大，对此小形与同学找出了下列可能的原因：。橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体；活塞与注射器筒壁间有摩擦；弹簧测力计的示数没有读准: 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(填写序号)。(8) 实验室有甲、乙两个注射器，活塞的横截面积分别为0.5CM2和2cm2，若弹簧测力计量程为10N，实验时应选用 (选填“甲”或“乙”)注

7、射器。【答案】(1) 刻度尺；(2) P=F/S； S=V/L；活塞；绳子；大气(或空气)；(3)乙；活塞的重力影响拉力的测量；(4)摩擦；放置装置漏气；(5)排尽空气；C步骤应测出注射器有刻度部分的长度；此时注射器底部对活 塞的作用力为零，拉力近似大气对活塞的压力；FL/V。(6) 76； 1.0x105； (7)；(8)甲。【解析】(1) 实验中要测出注射器的长度，因此除了：注射器、弹簧测力计、细绳、橡皮帽、水，还要有刻度尺。(2) 本实验测量大气压是以注射器中活塞为研究对象，当排尽里面空气后，将其中出口封闭，活塞刚拉动 时，活塞受到绳子和大气的作用力，此时二力是平衡的，可以通过弹簧测力计

8、测出拉力大小，即可以得知 近似大气压力F；有注射器的型号可知其体积V,然后用刻度尺测量出有刻度部分的长度L,然后依据S=V/L， 算出活塞的横截面积S,依据压强的公式卩=卩代，即可求出近似大气压值。(3) 本实验，由于用到活塞受到的拉力和大气压力相等即二力平衡的知识，如果竖直会由于活塞重力的影 响，使测量数据产生误差。因此不采用乙图方式。(4) 由于实验时，活塞与筒壁之间存在摩擦，气密性要求也比较高，因此通过涂抹润滑油既可以减小摩擦， 又可以增加装置的气密性，从而减小测量误差。(5) 把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用橡皮帽封住注射器的小孔，是为了排尽其里面的空气； C 步骤应测出注射器

9、有刻度部分的长度，如果测量全部长度，起始位置产生的误差相对较大，故测量有刻度 部分；刚开始拉动时，注射器底部对活塞的作用力为零，拉力近似大气对活塞的压力；刚开始拉动时测量 出其F,根据注射器的型号可以得知其V,然后测出有刻度部分的长度L,然后依据S=V/L，算出活塞的横 截面积S,依据压强的公式P=F/S,即可推导出 P= FL/V。(6) 本题考查的大气压的一些常识，1标准大气压相当于76cm高水银柱产生的压强，约为1.0x105Pa。(7) 橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体；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； 活塞与注射

10、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； 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。 因此选择。(8) 依据压强的公式P=F/S，可知大气压强一定时，接触面积越大，其受到的压力也越大，因此选择横截 面积小些的，拉动起来会更为省力一些，所以选择甲型号的注射器。练习1. (2019泰州)小明用2mL的注射器、量程为0 10N的弹簧测力计和刻度尺粗略测量大气压的值,本实验的原理是二力平衡和p=步骤一：把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用橡皮帽封住注射器的小孔。步骤二：如图所示安装好器材，水平向右缓慢拉动注射器筒，当注射器中的活 时，记下

11、弹簧测力计的示数为5.2N。步骤三：用刻度尺测出注射器长度为4.00cm步骤四：算出大气压强值为Pa。同组的小华分析了影响实验结果的可能因素后，对实验进行了如下改进： 将步骤一改为：先将注射器内抽满水，再竖直向上推动活塞至注射器筒的底端，然后用橡皮帽封住注射器的小孔，这样便于。 取下橡皮帽，重复步骤二的操作，读得弹簧测力计的示数为0.3N由此可知，此时活塞所受到的_(摩擦力/大气压力)为0.3N。小华根据改进后测得的数据，重新计算大气压的值。【答案】F/S；刚被拉动；有刻度部分的；1.04x105Pa；排空注射器内的空气；摩擦力。【解析】本实验的原理是二力平衡和p=F/S；由于注射器活塞颈部，

12、用绳与弹簧测力计的挂钩相连，应水平向右慢慢拉动注射器筒，这样相当于水平向 右拉动弹簧测力计的挂钩；当注射器中的活塞开始运动时，说明此时拉力等于大气对活塞的压力。故记下 的弹簧测力计示数，就是大气对活塞的压力F=5.2N；注射器全部刻度的长度为L=4.00cm,有刻度部分的容积为V=2m 1,注射器活塞的横截面积为S=V/L，此时大气压的数值 p=F/S=F/(L/V)=(5.2Nx4x 10-2m)/2x 10-6m3=1.04x105Pa，橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体，产生的力会和外部大气压力抵消一部分，这样使得弹簧测力计 受到的拉力减小，在面积不变的情况下，测得的大气压会偏小；先让注

13、射器吸入少量水，然后将活塞推至 注射器底端，使水充满在注射器小孔中，这样可排尽注射器小孔中残余气体，减小实验过程中的测量的误 差；如果活塞与注射器内壁间存在摩擦力，注射器在拉力F作用下平衡时，拉力F大于大气对活塞的压力， 从而使测量值偏大。所以小华取下橡皮帽，重复步骤二的操作，读得弹簧测力计的示数为0.3N，此时活塞 所受到的摩擦力为0.3N。练习2. (2018无锡)为了测量大气压强，某同学选择的器材有：2.5ml的注射器、010N的弹簧测力计、 刻度尺和细线，实验步骤如下(1) 如图甲，用刻度尺测出注射器有刻度部分的长度L=cm。(2) 如图乙，把注射器活塞推推至筒的底端，用橡皮帽封住注射

14、器的小孔，水平向右慢慢拉动注射器简,当注射器中的活塞开始滑动时，记录弹簧测力计的示数F=No(3) 该同学所测得的大气压强值为Pa。11kr|p ii-11 1 Illini1 1 1OIfrsigIllii划Ill3 cmII1Hill III 川1 2Illll41 llllllIlli Illi5【答案】(1) 4.00； (2) 6.4； (3) 1.024xl05Pa。【解析】(1) 由刻度尺可直接看出注射器全部刻度的长度；(2) 根据弹簧测力计的分度值读出拉力的大小；(3) 根据公式p=F/S求出大气压强。(1)从图中可以看出，注射器可容纳的药水容积为2.5ml=2.5cm3，这2

15、.5cm3的刻度长度由刻度尺可看出为4.00cm；(2) 弹簧测力计的分度值是0.2N，所以拉力大小是6.4N；(3) 故活塞的横截面积为 S=V/h=2.5cm2/4cm=0.625cm2=6.25x10 -5m2,p=F/S=6.4N/(6.25x10-5m2) =1. 024x105Pao练习3. (2018咸宁)物理兴趣小组的同学利用周末开展一次登山活动，他们想利用随身携带的注射器、弹簧测力计、细线、刻度尺等相关用品测量山顶的大气压.测量方案如下：A. 把注射器的活塞推至注射器针筒的底端，然后用橡皮帽封住注射器小孔;B. 如图甲所示，用细线拴住注射器活塞颈部，使线的一端与弹簧测力计的挂钩相连，然后水平向右慢慢拉动针筒，当活塞刚开始滑动时，记下弹簧测力计的示数为F；C. 读出注射器针筒上有刻度部分的容积V；D. 用