高 靜

（江西師范大學(xué)物理與通信電子學(xué)院，江西 南昌 330000）

1 教科書上估測(cè)大氣壓強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)

滬粵版8年級(jí)下冊(cè)第8章第3節(jié)中的估測(cè)大氣壓的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示.

教科書上的實(shí)驗(yàn)步驟如下.

（1）先把注射器的活塞推至頂端，把管內(nèi)的空氣排出，用橡皮帽把它的小孔堵住.

（2）在活塞下端懸掛鉤碼，并逐漸增加鉤碼數(shù)量，直到活塞將開始被拉動(dòng)時(shí)為止，記下此時(shí)鉤碼的質(zhì)量m.

（3）測(cè)量活塞的直徑并計(jì)算面積S.

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置

用上述方法所測(cè)得大氣壓的值與標(biāo)準(zhǔn)大氣壓相差很大，讓很多教師產(chǎn)生了挫敗感，只好用講實(shí)驗(yàn)來代替做實(shí)驗(yàn).學(xué)生缺乏實(shí)驗(yàn)的支持，大氣壓的大小在他們的大腦里只是一串?dāng)?shù)字，沒有任何意義.為了讓學(xué)生體驗(yàn)大氣壓的大小，把該實(shí)驗(yàn)改為學(xué)生分組實(shí)驗(yàn).并對(duì)該試驗(yàn)進(jìn)行了誤差分析，以提高大氣壓測(cè)量值的準(zhǔn)確性.

2 實(shí)驗(yàn)誤差的分析

誤差產(chǎn)生的原因如下.

（1）把注射器的活塞推至頂端時(shí)，不能把針筒頂端圓柱性小孔內(nèi)的空氣排除，這部分空氣作用在注射器的活塞上會(huì)對(duì)活塞產(chǎn)生一個(gè)向下的推力.

（2）注射器的活塞與針筒之間存在摩擦力.

（3）鉤碼的質(zhì)量有固定的值，拉動(dòng)注射器的活塞時(shí)所需的拉力不一定是鉤碼的整數(shù)倍.

（4）由于實(shí)驗(yàn)是在豎直方向上進(jìn)行，活塞的自重也會(huì)影響測(cè)量值的準(zhǔn)確性.

3 實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

（1）實(shí)驗(yàn)器材：水槽，適量的水，60mL和5mL的注射器，醫(yī)用輸液管，適量的沙子，塑料袋，自制掛鉤，彈簧測(cè)力計(jì)，細(xì)繩，電子秤.

（2）實(shí)驗(yàn)裝置：如圖2所示.

圖2 實(shí)驗(yàn)裝置

（3）實(shí)驗(yàn)步驟：

① 先把打點(diǎn)滴用的一小段輸液管套在針筒頂端圓柱形小孔上，再把注射器放入大量的水中，吸入適量的水，把針嘴端豎直朝上并用手指輕彈針筒使水中的氣泡全部跑到注射器的上端的輸液管里，再把活塞推到頂端排除針筒和輸液管里面的空氣.接著把另一個(gè)注射器用相同的方法把注射器中的空氣排盡，再在水中把注射器套到輸液管的另一端.

② 在水平方向，用彈簧測(cè)力計(jì)拉住5mL注射器活塞上的繩套，測(cè)出活塞與針筒之間的摩擦力的大小F.

③ 用掛鉤把塑料袋掛在活塞上的繩套上，并逐漸向塑料袋里添加適量的沙子，直到活塞開始運(yùn)動(dòng).

④ 用電子秤稱出活塞和沙子的總質(zhì)量m.

⑤用化曲為直的方法量出活塞的周長L，并計(jì)算出活塞的面積S.

（4）一組學(xué)生的測(cè)量結(jié)果，如表1所示.表1中G表示活塞和沙子的總重量，p為大氣壓值.

表1

實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后，請(qǐng)學(xué)生從理論上計(jì)算要使60mL的活塞運(yùn)動(dòng)起來應(yīng)該掛上多重的物體，并用上述實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行驗(yàn)證.該環(huán)節(jié)可以加深學(xué)生對(duì)大氣壓大小的體會(huì).

4 實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新之處

（1）用一截輸液管和一個(gè)注射器代替橡皮帽.橡皮帽的直徑大小很難和針筒頂端圓柱形小孔的直徑大小相吻合，當(dāng)橡皮帽的直徑小于小孔的直徑時(shí)，橡皮帽難以套上小孔；當(dāng)橡皮帽的直徑大于小孔的直徑時(shí)，橡皮帽雖然容易套上小孔，但氣密性不好.在實(shí)驗(yàn)過程中為了減少由橡皮帽引起的誤差需要用一個(gè)手指按在小孔上，如圖1所示，這種握法會(huì)增加實(shí)驗(yàn)的操作難度.而點(diǎn)滴管的直徑和針筒頂端圓柱形小孔的直徑相吻合，容易套上且氣密性良好.按如圖2的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，操作簡(jiǎn)單.

（2）活塞自重所引起的壓強(qiáng)大小的數(shù)量級(jí)為102，相對(duì)于大氣壓標(biāo)準(zhǔn)值的數(shù)量級(jí)105可以忽略不計(jì)，但在實(shí)驗(yàn)過程中還要考慮活塞自重所引起的誤差，有利于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)待科學(xué)探究的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度.

（3）把活塞與針筒之間的摩擦力的大小測(cè)量出來，在分析與論證階段加以考慮，可以把摩擦力引起的誤差減到最少.

（4）實(shí)驗(yàn)器材全部是生活中常見的物體，只需對(duì)它們進(jìn)行簡(jiǎn)單的組合就可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，且操作簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)容易成功，可以很好地激發(fā)學(xué)生用身邊的資源來探究物理現(xiàn)象的興趣.

（5）先從理論上計(jì)算60mL注射器所能成受的物重，再通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，可以進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)大氣壓大小的認(rèn)識(shí). （收稿日期：2014－12－01）