实验十一、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】：
①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；
②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；
③读出注射器针筒上有刻度部分的容积V；
④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】：
【数据处理】：
①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
②根据公式p=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。
【经典例题】：
例题：(2018·南充)在“研究影响液体内部压强”的实验中：
(1)压强计是通过观察U形管的两端液面的________来显示橡皮膜所受压强大小．
(2)比较图甲和图乙，可以初步得出结论：在同种液体中，液体内部压强随液体________的增加而增大．
(3)如果我们要讨论液体内部压强是否与液体密度有关，应选择图________进行比较．
(4)已知乙图中U形管左侧液柱高为4 cm，右侧液柱高为10 cm，则U形管底部受到的液体的压强为____________Pa(ρ
＝1×103 kg/m3，g取10 N/kg)．
水
【答案】：
（1）活塞；静止；二力平衡；
（2）偏小；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；
（3）减小摩擦；活塞自身重力；
（4）C；。
【解析】：
（1）该实验中以活塞为研究对象；分析研究的是大气对活塞的压力；
当活塞相对于针筒开始滑动时，以地面为参照物，活塞与地面间没有位置的变化，是静止的；
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。
弹簧测力计的拉力与大气的压力刚好平衡，因此需要记录此时的示数；
（2）注射器顶端装针头处空气无法排尽，即有残余气体，注射器内还会有一定气压，这样会使拉力变小，在面积不变的情况下，测得的大气压会偏小；
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，可以采
用这一简单的方法将注射器内空气排尽。
（3）涂抹凡士林的好处：一是减小摩擦，二是活塞的密封性好。
当弹簧测力计和注射器筒不在水平方向时，由于活塞受重力的作用，使得测力计的拉力不等于大气压力，从而影响测得的大气压，所以让弹簧测力计和注射器筒保持在水平方向，目的是为了减小活塞自身重力对实验的影响，从而提高实验的准确程度。
（4）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，可换用小量程注射器，故选C；
活塞的面积S=，将测量结果代入压强公式得：p===。
练习1：（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、0～10N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=N。
（3）该同学所测得的大气压强值为Pa。
【答案】：
（1）4.00；（2）6.4；（3）1.024×105Pa。
【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=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2.5cm3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=6.25×10﹣5m2，p=F/S=6.4N/(6.25×10-5m²) =1.
练习2：（2018•衡阳）在探究“影响液体内部压强大小的因素”的实验中
（1）实验中液体压强的大小变化是通过比较U形管两侧液面高度差的变化，将探头放进盛水的容器中，探头的橡皮膜受到水的压强会（选填“内凹”或“外凸”）。
（2）通过比较C、D两个图，可得到结论：同一液体的压强的增加而增大。
（3）通过比较D、E两个图，可得到结论：在深度相同时，液体的越大，压强越大。
（4）通过比较A、B、C三个图，可得到结论：。
【答案】：
（1）高度差；内凹；（2）随深度；（3）密度；（4）同一深度，液体向各个方向的压强相等。
【解析】：
（1）液体压强大小通过U型管内液面的差来反映的，液面高度差越大，液体的压强越大，这是一种转换法的运用；
将探头放进盛水的容器中，橡皮膜受到水的压强大于橡皮膜内部的压强，橡皮膜会向内凹；
（2）（3）（4）探究液体压强跟深度的关系时，保持液体的密度和方向相同；探究液体压强跟密度的关系时，保持液体的深度和方向相同；探究液体压强跟方向的关系时，保持液体的密度和深度相同，应注意控制变量法的运用。
解：（1）压强计是通过U形管中液面的高度差来反映被测压强大小的。
液面高度差越大，液体的压强越大；这种方法叫做转换法；
将探头放进盛水的容器中，橡皮膜受到水的压强大于橡皮膜内部的压强，橡皮膜会向内凹；
（2）C、D两个图为同种液体，橡皮膜的方向相同，深度不同，深度越大，U型管的高度差越大，压强越大，可得出结论：同一液体，液体内部压强随深度的增加而增大；
（3）D、E两个图中液体的深度相同，橡皮膜的方向相同，液体的密度不同，盐水的密度大于水的密度，盐水中U型管的高度差大，压强大，故可得到结论：在深度相同时，液体的密度越大，压强越大。
（4）A、B、C三个图中液体的深度相同，液体的密度相同，橡皮膜的方向不同，但压强相等，可得出结论：同一深度，液体向各个方向的压强相等。
练习3：（2018•呼和浩特）小涵同学利用如图所示的器材探究“液体内部压强的特点”
（1）压强计（选填“属于”或“不属于”）连通器；
（2）当压强计的金属盒在空气中时，U形管两边的液面应当相平，而她所观察到如图甲所示的情景，调节的方法是（选填“A“或“B”）
A．将此时右边支管中高出的液体倒出 B．取下软管重新安装
（3）调好后，将探头放入水中，并多次改变探头在水中的深度如图乙所小，同时比较每次的深度及相应的U形管左右两侧液面的高度差。
这是为了探
究。
【答案】：
（1）不属于；（2）B；（3）液体内部压强与深度的关系。
【解析】：
（1）测量液体压强的仪器叫压强计；上端开口，下端连通的容器叫连通器。
（2）只要取下软管，让U形管左端液面和大气相通，这样U形管两端的液面就是相平的；（3）液体内部压强大小通过U形管两侧液面高度差的大小来反映，这是转换法；液体压强和液体的密度、深度有关，实验中采用控制变量法来设计实验。
解：（1）这是测量液体压强的压强计；它的左端是密闭的，所以不是连通器。
（2）当压强计的橡皮膜没有受到压强时，U形管中液面应该就是相平的，若U 形管中的液面出现了高度差，就说明软管中的气体压强大于大气压，在压力差的作用下，U形管中的液面出现高度差；要调节，只需要将软管取下，再重新安装，这样的话，U形管中两管上方的气体压强就是相等的（都等于大气压），当橡皮膜没有受到压强时，U形管中的液面就是相平的，故选B；
（3）实验中液体的密度不变，改变探头在水中的深度，研究的是液体内部压强与深度的关系。