介绍：
2017年至2019年，连续两年，借助注射器检测大气浮力的试题出现在各地高考数学题中。 关于何时记录测功机的读数，三张试卷一致认为：应该是在活塞刚刚被驱动时。 目前网上的答案都是一样的。 此时的读数存在两个问题：一是首次驱动时序难以确定，状态不稳定，操作不可行； 另外一个是此时残余二氧化碳的浮力最大，对测试结果影响最大，所以我认为答案是错误的。 为了研究我的猜测是否正确，我通过实验操作确认了最佳阅读时机，并在网上找到了专业论文。 理论和实验都证明，当活塞处于注射器中后位置时，测功机读数比较准确，即试题答案是错误的。 而且，有了这样的观点，我也不知道该请教谁来判断我的推论是否正确。 如果我的观点是错误的，我错在哪里？ 今日头条大神，派几位前辈赐教吧！ ！ ！
详细实验分析过程如下：
1.找到问题
大气浮力可以借助注射器和测力计来检测。 该实验原理简单，操作方便，检测结果比较准确。 并且作者在做题的时候，对于实验过程中何时记录弹簧测力计的读数，形成了与现有答案不一致的意见。 这道填空题出现在2017年广东期中考试题中。 答案是：记下活塞刚被驱动时的测功机指示。 试卷如下：
(2017·四川)借助体积为的注射器、弹簧测力计和秤，可以简单地测量出大气压的值。
(1)实验原理是_____；
(2)将注射器柱塞推至注射器筒底部，其目的是_____，然后用橡皮帽堵住注射器小孔；
(3)如图所示，以轻柔匀速水平向左驱动注射器筒。 当注射器活塞_____时，记录弹簧测力计读数为19N；
(4)用刻度尺测量注射器的宽度_____为5cm，这样就可以计算出活塞的横截面积，而无需测量活塞的外径；
(5) 大气压值为；
【答】将筒内的空气排出，密封注射器刚刚被9.5×104的刻度部分驱动，小活塞上涂有蜂蜡或其他润滑油等。
“当活塞刚开始滑动时，将弹簧测力计的读数记为F”这句话也出现在2018年江苏省中考题干中。 2019年湖南省扬州市的一道填空题和2017年成都的一样，只能在网上找到的答案是一样的。 原因是，当活塞第一次被驱动时，大气压力和拉力是平衡的。
2 理论分析
1.根据现有知识进行推理
对此，笔者首先从两个角度进行分析，都认为现有的答案存在问题。 第一个观点是从实际操作的角度来看。 驱动活塞时，外力必须克服活塞与针头之间的最大静摩擦力以及活塞与针头后端之间的分子重力。 启动后突然被驱动，此时滑动摩擦力将大于最大静摩擦力。 因此，刚开车后，测功机的读数不稳定，很难准确读取数值。 第二个角度是从注射器内残留空气的角度来看的。 活塞被驱动后，注射器内封闭的残余空气体积变大，浮力变小。 因此，理论上，活塞被拉出越多，对大气浮力检测的影响越小。 基于以上考虑，笔者认为在本次实验中，测功机的读数时间宜晚而不宜早。
2、数据查询
为了获得理论支持，笔者通过知网检索了一些专业文献。 华西师范大学数学与空间科学学院周亚梅撰写的论文《用一次性注射器测量大气浮力》中，明确标明了力测量的时间点。 本实验中，采用减速电机驱动活塞保证匀速，并采用拉力传感器记录数据（如图1所示）。
图1 拉力值
图1中的Y值是拉力的值。 实验中选取稳定一段时间后拉力的平均值。 从传感器记录的数据图像可以看出，张力在初始阶段逐渐减小，而在后期逐渐趋于恒定。 因此，中试题选择活塞刚驱动时的读数是不科学的，数据处于不稳定状态。 同时，初始阶段的拉力值明显高于稳定读数，这正是由于残余空气的影响。
3.实验验证
你纸上得到的总是肤浅的，你永远不知道你必须认真去做。 进行实验是为了证明测功机读数何时最有说服力。 这个实验的设备很容易买到，在家就可以完成实验。
1、实验设备：
威恒电子秤（偏差大于5g）、注射器（1ml、2.5ml、5ml、10ml各）、线组、秤
图2 实验设备
实验过程中，电子秤应水平使用，通过秤本身的校准功能很难去除挂钩重力的影响，所以在实验前用镊子将挂钩取下。 电子秤的一个优点是，在使用过程中，只有当张力数据在一定时间内达到稳定时，数据才会被锁定。 该功能相当于后面论文中使用张力传感器检测数据并取平均值。 因此，电子秤的偏差比弹簧测力计的偏差更小，更准确。
2. 实验步骤
① 将绳套套在活塞一端，另一端系在电子秤拉力环上。
②将测力计活塞推至针头顶部，用右手堵住针头后端的小孔。
③水平缓慢驱动电子秤（或反向驱动指针）直至读数稳定并锁定。
④ 将实验数据填入表中，估算大气浮力。
⑤ 更换不同的注射器完成上述步骤。
实验过程中，用手机记录实验全过程。
图3 实验视频截图
作者在用5ml注射器进行的多次实验中选取了一段实验视频，并借助软件每隔1s截图一次，清晰地显示拉力的变化。 从截图中可以看出，中后期电子秤驱动活塞时，数据逐渐稳定并记录下来。
3、实验数据
表1 实验数据记录表
注：电子秤检测到的数据来自吊钩上的拉力，呈现的数据单位为kg。 我们可以估算出钩子上的拉力（g为9.8N/kg）。 轻轻驾驶时，感觉活塞上的受力是平衡的。 在忽略摩擦力的情况下注射器的原理是大气压强吗，大气压强和拉力相等。 注射器的满刻度标有体积V，满刻度的宽度L用刻度尺测量。 通过公式可以估算出活塞的横截面积，然后借助公式可以估算出大气浮力的值。
从实验数据可以发现，使用1ml注射器的实验偏差最大。 主要原因是实验时所需的拉力较小，实验中摩擦力较大导致的检测值过大。 经测试，10ml注射器的摩擦阻力约为5ml注射器的2倍，因此检测值偏差较大。 相比之下，较为常见的5ml注射器是最理想的实验设备。
4. 实验扩展和数据处理
使用5ml注射器继续扩增实验。
⑥将适量的水吸入注射器中，将活塞推至顶部，排出空气。 重复以上实验步骤。 将数据输入表格 2。
⑦ 在不堵塞小孔的情况下驱动电子秤，重复几次，滑动摩擦力的平均读数为0.145kg。 估计的摩擦值为 1.421N。 将步骤⑥测得的拉力除以摩擦力，即可得到修正后的大气压值，并将数据记录于表2中。
表2 扩展实验数据记录表
从表中数据可以看出，注射器内残留空气会使检测值变小，修正后的检测值为1.15E+05，检测值变大； 摩擦力的存在会使检测值变大，修正值为1.03E+05，检测值变小。 最后的结果就是加盐排出空气后除以摩擦力得到的浮力。 与天津市平均大气浮力1.002E+05Pa相比，偏差不超过3%，这在中学化学实验中是相当高的。
5.实验推论
①实验过程中发现，活塞驱动后拉力逐渐减小，然后逐渐稳定，读数被锁定。 实验情况与论文《使用一次性注射器测量大气浮力》中的情况一致，也与作者初步分析一致。 最佳读数时间应为活塞移动到针中后位置时。
②当空气随水从注射器后端排出时，测力计的读数变大，说明只有空气才会导致测试形成小测试结果的系统偏差。 使用这些方法可以有效减少偏差。
③摩擦力的存在会导致检测到的大气压过高，这也是系统偏差。 通过实验数据可以发现，这是影响实验结果的最重要因素。 测量的拉力值等于注射器未关闭时的滑动摩擦力，并从大气压值中减去校正数据，检测结果更接近真实值。 这是减少偏见最有效的方法。
四。 概括
通过理论分析和实验验证注射器的原理是大气压强吗，证明在用注射器测量大气浮力的实验中，测力计的读数应在活塞拉至中后位置时读取，而不是在刚被驱动时读取。 近两年的期中考试题答案在这一点上都出现了错误。 其次，实验中提高准确性的方法，2017年浙江期中考试题中给出的答案是“小活塞上涂蜂蜡或其他润滑油”，理论上可以降低针的气密性，减少摩擦。 从实用角度来看，以下两种方法更为有效、方便。 一是先测量滑动摩擦力，然后除以摩擦力法，得到的数据更准确。 二是用水排出注射器顶部的空气。 这两种操作对于提高实验的准确性有显着的效果，并且简单可行。
对于实验题，无论是写题还是做题，都不能忽视数学是一门以实验为基础的科学这一基本特征。 充分利用身边的实验室资源和设备，多做动手实验，对于激发中学生学习化学的兴趣，提高数学成绩有很好的作用。 作为一名班主任，要引导中学生解决实际问题。 这也是培养中学生综合能力和创新能力的有效途径。
参考：
周亚梅等. 一次性注射器测量大气浮力[J]. 大学化学实验，2019，32(2)：45～46。