注射器在科学实验中的妙用

浙江省余姚市世南中学(315400)楼秋林

1测量液体的密度实验

一般测液体密度需要4步：①在烧杯中装适量的液体,放在调节好的托盘天平上，称出其质量m1；②将烧杯中的待测液体倒入一些到量筒中，测出其体积V；③将盛有剩下液体的烧杯放在托盘天平上，测出质量m2；④得出计算结果：

在实验中由于两次质量的测量和量筒读数的误差，导致了测量值与真实值之间的偏差。改用注射器进行实验步骤如下：①将注射器放在调节好的托盘天平上称出其质量m1；②吸取适量液体，读出其体积V；③将吸有液体的注射器放在托盘天平上，测出它们的质量m2；④得出计算结果：P=

由于注射器本身有刻度，改进实验中液体的体积可以直接读取，用到的实验仪器较少，减小误差的同时增加了实验的有效性。

2估测大气压实验

华师大版科学教材中大气压强是通过托里拆利实验中力的平衡来测定的。这个实验的核心原理是由于压强的传递，管内水银柱产生的压强p与大气压强p0相平衡。力的平衡、力和运动的关系、力的传递、压强与液柱面积及形状的关系等都是实验中必须清楚的原理。

在实际教学中，很多教师会在课前先进行估测大气压的实验。一般分两个小实验进行，第1个实验：将蘸有水的塑料挂钩的吸盘放在光滑的玻璃上，挤出里面空气，用弹簧测力计钩着挂钩缓慢往上拉，直到吸盘脱离板面，记录刚刚拉脱时弹簧测力计的读数，就是大气对吸盘的压力。量出吸盘与玻璃的接触面积，算出大气压的大小。第2个实验（装置如图1所示）：将注射器的活塞推至顶端，用橡皮塞堵住注射器的出口，将细线系住注射器的活塞，然后用弹簧测力计拉着细线向外作匀速直线运动，测出拉力F；用刻度尺测出注射器上有刻度部分的长度L，用注射器上标定的体积V，算出活塞的面积S，即可求出大气压强：P=FL/V。

通过分析得出第1个实验只有一个原理：力的平衡。学生容易理解，操作简单，但吸盘内空气难以排干净，吸盘与玻璃的接触面积测量难度大，导致测出的大气压只有标准大气压的一半左右。第2个实验虽然可以尽可能地将空气排干净，并且活塞的面积也容易测量，但是活塞与筒壁之间有摩擦，导致实验结果有偏差。这时教师抛出问题“怎样既可以将空气排干净又可以消除摩擦的影响呢？”，通过学生讨论，托里拆利的实验就水到渠成了。

3测定空气中氧气含量实验

测定空气中氧气体积分数的原理：燃烧红磷消耗密闭集气瓶内氧气而不产生其他气体，导致内外产生气压差，使液面上升，水面上升占原空间的体积份数，即空气中氧气的含量。实验中存在这样一些问题：因为集气瓶的不规则性，导致测量集气瓶体积困难，将集气瓶平均5等分更难；消耗红磷过多，浪费较大；实验时产生浓厚白烟对空气造成严重污染。

改进实验设计（装置如图2所示）如下：选用25 ml的硬质试管作为反应容器，将过量的红磷放入，用橡皮塞塞紧试管，通过导管、橡皮管与注射器（容积为40 ml，且润滑性很好）相连，注射器的活塞停在20 ml刻度处；实验时，用弹簧夹夹紧橡皮管，用酒精灯加热红磷，待燃烧完全后，松开弹簧夹。现象为：有大量白烟冒出，注射器活塞不动或略向右运动，待试管冷却后活塞向左运动。

改进实验不仅可以很好地解决教材实验出现的问题，还可以从中进行测量的误差分析，例如：红磷的量不足、装置的气密性不好、燃烧匙伸入缓慢、装置未冷却即打开止水夹等引起的测量误差。

4探究CO2与NaOH反应实验

二氧化碳与氢氧化钠反应教材中用“谁弄瘪了可乐瓶”实验来说明，但是学生原有的认知中知道“二氧化碳能溶于水，通常一体积水能溶解一体积二氧化碳”，实验时就存在这样的疑惑：是二氧化碳溶于水使瓶内压强减小，还是二氧化碳与氢氧化钠反应使瓶内压强减小？

为了使实验更具有说明性，可用注射器来做以下改进实验（装置如图3所示）：用等体积的两只试管收集满二氧化碳，与装有红墨水的密闭U型管相连；用注射器分别向两只试管中注入等体积的氢氧化钠溶液和蒸馏水，可以看到与氢氧化钠溶液相连的U型管一端的液面升高。实验现象说明装有氢氧化钠溶液的试管中气压变得更小，说明二氧化碳与氢氧化钠发生了反应，排除了溶剂水对实验结论的干扰。

收稿日期：2014-02-13