2026版创新设计高考总复习物理(人教基础版)教师用-实验二十一　探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系.docxVIP

实验二十一探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系

学习目标1.学会探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系。2.会用图像法处理实验数据。

实验思路与实验器材

实验操作

注意事项

1.实验思路

利用注射器封闭一段空气柱作为研究对象,在温度不变的情况下,测量气体在不同体积时的压强,再分析气体压强与体积的关系。

2.物理量的测量

(1)空气柱的体积:空气柱的长度可以通过刻度尺读取,空气柱的长度与横截面积的乘积就是体积。

(2)空气柱的压强:从与注射器内空气柱相连的压力表读取。

3.实验器材

带铁夹的铁架台,注射器,柱塞(与压力表密封连接),压力表,橡胶套,刻度尺。

1.装置如图

2.注射器两端有柱塞和橡胶套,管内密封一段空气柱,这段空气柱就是我们的研究对象。在实验过程中,我们可以近似认为空气柱的质量和温度不变。

3.用手把柱塞向下压,选取几个位置,同时读出刻度尺读数与压强,记录数据。

4.用手把柱塞向上拉,选取几个位置,同时读出刻度尺读数与压强,记录数据。横截面积相同,每一次的体积改变,只需要比较空气柱的长度,故无需测量空气柱的横截面积。

1.适用条件是温度保持不变,所以操作要缓慢,不能用手握住注射器,才能保证温度不变。

2.要等到示数稳定之后,再去读数。

3.研究对象为一定质量的气体,可涂润滑油,防止漏气。

数据

处理

1.以压强p为纵坐标,以体积V为横坐标建立p-V坐标系,画出气体等温变化的p-V图像,由于图像是曲线,不能说明压强与体积成反比。

2.以压强p为纵坐标,以体积的倒数1V为横坐标,建立p-1V坐标系,画出气体等温变化的p-1V图像,图像是过原点的倾斜直线

3.实验结论:一定质量的某种气体,在温度不变的情况下,压强与体积成反比。

误差

分析

1.橡胶套密封不严会使空气柱的质量变化,从而引起误差。

2.实验过程环境温度变化,或柱塞向下压或向上拉得过快均会使空气柱的温度发生变化,从而引起误差。

3.空气柱长度的测量、压力表的读数等引起的误差。

考点一教材原型实验

例1某实验小组用如图甲所示装置探究气体做等温变化的规律。已知压力表通过细管与注射器内的空气柱相连,细管隐藏在柱塞内部未在图中标明。从压力表上读取空气柱的压强,从注射器旁的刻度尺上读取空气柱的长度。

(1)实验时,为判断气体压强与体积的关系,(选填“需要”或“不需要”)测出空气柱的横截面积。?

(2)关于该实验,下列说法正确的是。?

A.为避免漏气,可在柱塞上涂抹适量润滑油

B.实验中应快速推拉柱塞,以免气体进入或漏出注射器

C.为方便推拉柱塞,应用手握紧注射器再推拉柱塞

D.柱塞移至某位置时,应快速记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值

(3)测得注射器内封闭气体的几组压强p和体积V的值后,以p为纵轴、1V为横轴,作出图像如图乙所示。图像向下弯曲的可能原因是。

A.实验过程中有进气现象 B.实验过程中有漏气现象

C.实验过程中气体温度降低 D.实验过程中气体温度升高

答案(1)不需要(2)A(3)BC

解析(1)横截面积相同,每一次体积的改变,只需要比较空气柱长度的变化即可,故不需要测量空气柱的横截面积。

(2)为了保持封闭气体的质量不变,实验中采取的主要措施是在注射器柱塞上涂上润滑油,故A正确;若快速推拉柱塞,则有可能造成等温条件的不满足,所以应缓慢推拉柱塞,故B错误;手握紧注射器会导致气体的温度变化,故C错误;柱塞移至某位置时,应等状态稳定后,记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值,故D错误。

(3)图像发生了弯曲,则有可能是实验中温度发生了变化,因图像向下弯曲,有可能是温度降低了,故C正确,D错误;图线的斜率k=pV,根据pV=nRT可知,如果温度不变,则说明气体的质量变小了,发生了漏气现象,故B正确,A错误。

例2某实验小组用如图甲所示实验装置来“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”。

(1)关于该实验,下列说法正确的是。?

A.实验时应快速推拉活塞以避免气体与外界发生热交换

B.无需测出封闭气体的质量

C.推拉活塞时,应用手握住整个注射器以使装置更稳定

(2)为了探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律,他们进行了两次实验,得到的p-V图像如图乙所示,由图可知两次实验气体的温度大小关系为T1T2(选填“”“=”或“”)。?

(3)为了能直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系,应作出(选填“p-V”或“p-1V”)图像,对图线进行分析,如果在误差允许范围内该图线是一条,就说明一定质量的气体在温度不变时,其压强与体积成反比。

答案(1)B(2)(3)p-1V

解析(1)实验时应缓慢推拉活塞使气体与外界发生热交换保持气体温度不变,A错误;