近年来许多中考物理试卷中出现了“估测大气压值”的实验题,命题趋向于对“过程与方法”的考查,强调了科学内容的探索与方法的获得,注重对实验误差的分析。现举两例分析如下:
例1.小明同学利用注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材测量大气压强的值。实验步骤如下。
(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,这样做的目的是。
(2)如图1所示,用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部,使绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞时,记下弹簧测力计的示数为8.2N。
(3)用刻度尺测出注射器的全部刻度的长度为cm,计算得到活塞的横截面积为cm2。
(4)计算得到大气压强的数值为Pa。
(5)小明了解到班内同学的实验误差普遍很大,有的偏大,有的偏小。请分析,该实验过程中导致误差的因素有(请写出两条)。
解析:此题考查了学生对实验数据的收集、分析和处理能力以及对实验结果的误差分析,有利于学生对过程、概念、规律及方法的理解。
(1)使注射器筒内没有空气,弹簧测力计真实反映大气压力;
(2)根据二力平衡可知,刚开始滑动(相对于注射器筒)时弹簧测力计的示数等于大气压力;
(3)6 ,;
(4);
(5)橡皮帽漏气、筒内没有完全排尽空气、活塞与注射器筒间不完全密封会使实验结果偏小;活塞与注射器筒间有摩擦会使实验结果偏大;弹簧测力计的示数不稳定或不准确等也会导致结果偏大或偏小。
例2.物理兴趣小组的同学利用星期天开展一次登山活动,想利用所学的物理知识测量花果山的高度。若已知在竖直方向每升高10m大气压强减小Δp,且山下的大气压强为p0。他们随身携带了注射器(有刻度部分的容积为V)、弹簧测力计、细线、刻度尺等。到达山顶后,他们首先排尽针筒内的空气并用橡皮帽封住其小孔,进行了如图2所示的实验。(实验中针筒与活塞之间的摩擦不计)
(1)为了测量山顶的大气压强,你认为实验中应测出的物理量有(指出物理量的名称并用相应的符号表示):;
(2)山顶的大气压强p=(用所测量的物理量及已知量表示);
(3)花果山的高度h=(用所测量的物理量及已知量表示)。
解析:此题考查学生的实验设计能力、分析推理能力以及运用物理知识解决实际问题的能力。试题情景联系生活实际,体现“从生活走向物理,从物理走向社会”的理念。
(1)需测的物理量有例1实验步骤①中弹簧测力计的示数F、和步骤③中针筒有刻度部分的长度L;
(2)山顶的大气压强;
(3),花果山的高度为
。
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