Question

（10分）現(xiàn)有下列實(shí)驗(yàn)器材：毫米刻度的直尺（長約30cm）一根，內(nèi)徑為2-3 mm的粗細(xì)均勻的直玻璃管一根（玻璃管內(nèi)有一段長8-10 cm的水銀柱封閉一段長約12-15mm的空氣柱），量角器，溫度計，帶有重錘線的鐵支架。請用上述器材設(shè)計一個用圖像法處理數(shù)據(jù)的測定實(shí)驗(yàn)室內(nèi)大氣壓強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)方案：

（1）實(shí)驗(yàn)原理_______________________________。

（2）請在下邊的方框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)裝置簡圖

（3）實(shí)驗(yàn)步驟_______________________________

_______________________________________。

（4）測量的物理量___________________

（5）請簡述你是如何用圖像法處理數(shù)據(jù)的______________________________________。

 

Answer 1

（共10分）

（1）（2分）實(shí)驗(yàn)原理：如下圖中甲所示，設(shè)玻璃管內(nèi)封閉空氣柱長度為L，壓強(qiáng)為p，根據(jù)玻意耳定律有pL=c（常量）。

設(shè)大氣壓強(qiáng)為p₀，水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)為p’，則p=p₀+p’，代入上式可得

設(shè)水銀柱長度為L＇，則。取若干個不同的a值，測出相應(yīng)的空氣柱長度，

雖然c是未知量，不能直接計算出p₀，但可采用圖像法，作出圖像，圖線的截距

即為所求的大氣壓強(qiáng)

（2）（2分）請在右邊的方框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)裝置簡圖

（3）（2分）實(shí)驗(yàn)步驟：①組裝實(shí)驗(yàn)器材（如圖甲）；②將玻璃管傾斜放置，用量角器測出玻璃與垂錘線的夾角a₁，用直尺測出封閉空氣柱長度L₁；③多次改變玻璃管的傾角。

（4）（2分）測量物理量：分別測量和記錄相就范的夾角a₂、a₃……和空氣長度L₂、L₃

（5）數(shù)據(jù)處理方法：根據(jù)上述測量數(shù)據(jù)計算出相應(yīng)的水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)、、……。以p＇主縱軸，為橫軸，建立直角坐標(biāo)系，根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)描點(diǎn)作圖（如圖乙），圖線的截距就是所求的大氣壓強(qiáng)p。