对苏科版初中物理测量大气压方法的一点改进

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  大气压时刻在影响着人们的正常生产生活,大气压会伴随季节变化、海拔高度变化及天气因素而发生变化,测量大气压工作对人民生活具有重要意义.苏科版物理教材中估测大气压值主要运用弹簧测力计、注射器和刻度尺.运用这几种方法和以往传统托里拆利实验有很大区别,它们极易使学生充分理解大气压值和大气压现象,并有效防止水银危害老师和学生的身体健康.
  1 原估测大气压值实验的缺陷
  运用注射器估测大气压方法非常方便操作,实验器材只需要一个弹簧测力计、一支2 mL注射器和一把刻度尺.实验的原理使大气压力与活塞所受拉力相平衡.首先,要将注射器活塞推到注射器筒的底部,把注射器筒里的空气全部排除掉,再运用橡皮帽或是蜡把注射器小孔封住.然后使用较细的尼龙绳将注射器活塞颈部拴住,让尼龙绳另一端和弹簧测力计连接在一起,沿水平方向向右侧缓缓的拽注射器筒,注射器里的活塞会随着注射器筒移动而渐渐滑动,在活塞活动过程中,观察并记录弹簧测力计上的示数,该示数就是大气对活塞产生的压力F.接下来要测量注射器整个刻度长度,可以运用刻度尺进行测量,利用整个刻度长度除以注射器容积,可以得出活塞横截面积S.再根据P=F/S,可以计算出大气压数值.利用该实验估测大气压数值存有一些缺陷,其具体缺陷有:记录弹簧测力计示数是在注射器活塞渐渐活动过程中,而此时因为注射器筒壁和活塞之间有摩擦,摩擦又十分明显,这会使得所测量的大气压力大于实际值,所以,实际大气压值远远小于测得的大气压值.
  2 改进后的大气压值实验
  为了保证测量值更接近实际气压值,可以做一些改进.将活塞推到注射器筒底部过程中,使用橡皮帽或是蜡封堵注射器小孔以后,水平方向拉动注射器筒也始终保持匀速拉,且速度要非常慢,在注射器活塞渐渐出现滑动时,在记录弹簧测力计上的数值F1.可以先不将注射器小孔进行封堵,在水平方向慢慢的拖动注射器筒,始终保持注射器筒处于匀速运行状态,并记下该匀速运动过程中弹簧测力计上的数值F2.正确的大气压力值应该为F1和F2的差值,F1减F2所得的大气压力更与实际大气压力值接近.因此,正确的大气压应该是F1-F2S,利用该方法所测大气压值才更接近真实值,但是运用该方法估测大气压值也存在误差,误差来源于活塞漏气,如果活塞在移动过程
  中或拉动过程中出现漏气,大气压值会降低,这样,利用该方法所测得大气压值就会和实际气压值相差更多.在运用注射器估测的大气压过程中,因为注射器筒壁和活塞有摩擦力,实验结果会偏大,可以运用两种方法缩小误差:先不封堵口,运用弹簧测力计牵引活塞做匀速运动,测量摩擦力,再利用封堵口所测拉力减摩擦力,就能够排除摩擦力的作用和影响;先把注射器吸水,吸水以后再将水排出,然后封堵口,这样做不仅能排除空气,产生真空环境,还能充分润滑,大大减小摩擦.
  3 利用吸盘测量大气压
  使用吸盘估测大气压方法具有操作简单方便的优点,其缺点是所估测的大气压值不是非常精确.运用吸盘来测量气压要把蘸有水的塑料吸盘按于较光滑的水平板面,并排出盘里空气,再将吸盘挂钩和弹簧测力计相钩在一起,将弹簧测力计慢慢地向上方拉,直至塑料吸盘完全脱离水平板面,当吸盘脱离板面时,记录拉脱过程中弹簧测力计堵塞,该读数就是大气对塑料吸盘产生的压力,再通过测量水平板面和吸盘接触面积求得大气压.该方法所测的结果误差容易很大,因为吸盘里的空气难以彻底排净,所以,测量值会比实际值略小,另外,板面和吸盘接触面也难以非常精确的进行测量,这也会加大误差.运用水银气压计估测量大气压水银气压计是按照托里拆利原理制作成的,虽然水银气压计不方便携带,但使用水银气压计估测大气压具有测量结果精确的特点.利用水银气压计测量的步骤是先将水银灌入玻璃管里,水银灌满后倒着插进水银槽,受重力作用影响水银柱会渐渐下降,玻璃管里会有真空,因为大气压强的作用,水银柱在下落一段时间后停止,量得水银柱高度就能够测出大气压.实验过程中水银柱高度和玻璃管的下压、粗细没有关系.另外,运用金属盒气压计也可以测量大气压强,金属盒气压计也叫无液气压计,它方便携带,但是所测结果不能非常精确.
  通过组织测量大气压实验,学生可以感受到大气压的真实存在,并且了解所测大气压大小.物理学和人们的生产生活具有紧密联系,中学生学习物理过程中,要善于观察平时生活,积极动脑的思考各种现象,不断发现新的问题,再大胆的进行猜想,这样会拉近生活和物理学距离,我们才会深刻的感受科学真实性.学校在倡导学生进行各种探究活动和以往传统的实验有所不同,现代学校非常重视新教育理念的形成,强调培养学生实践能力与创新意识.
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