2020-2021学年高二下学期物理鲁科版（2019）选择性必修第三册课件：1.4 科学探究：气体压强与体积的关系

第4节　科学探究:气体压强与体积的关系 【实验目的】 1.探究一定质量的气体在_____不变的条件下压强与体积的关系。 2.学习气体压强的测量方法。 【实验器材】 气压计、玻璃管、_______、活塞。 温度 铁架台 【实验原理与设计】 在保证密闭注射器中气体的质量和温度不变的条件下(实验装置如图所示),通过 改变密闭气体的体积,由注射器和压力表读出对应气体的体积和压强值,进而研 究在温度不变的条件下气体的体积和压强的关系。 【实验过程】 一、实验步骤 1.密封气体:用橡胶套在注射器中密封一定质量的气体(气体的体积大约是注射器容积的一半)。 2.安装固定:把带有压力表的注射器固定在铁架台上。 3.实验数据的收集: 空气柱的压强p可以从仪器上方的压力表中读出,空气柱的长度l可以在注射器两侧的刻度尺上读出,空气柱的长度l与横截面积S的乘积就是它的体积V。 用手把柱塞向下压或向上拉,读出体积与压强的几组数据,填入表格。 次数 1 2 3 4 5 压强 气柱长度 体积 【思考•讨论】 为保持等温变化,实验过程中能不能用手握住注射器有气体的位置? (科学思维) 提示:要保持环境温度稳定,不能用手握住注射器,以免影响注射器内气体温度的变化。 二、数据收集与分析 　以压强p为纵坐标,以体积的倒数 为横坐标,把以上各组数据在坐标系中描 点。如果图像中的各点位于过原点的同一条直线上,就说明压强跟体积的倒数成 正比,即压强与体积成反比。 【实验结论】 在实验误差允许的范围内,一定质量的气体,在温度不变的情况下,压强与体积成反比。 【误差分析】 本实验的测量误差主要产生在空气柱长度的测量上,因此读数时视线一定与活塞底面平行。 类型一　实验操作 【典例1】在“探究气体压强与体积的关系”实验中: (1)气体的体积可直接从注射器上读出,气体的压强是通过　　　　　得到的。 (2)(多选)下列各项要求中,属于本实验必须要做到的是　　　　　。  A.在等温条件下操作 B.注射器的密封性良好 C.弄清所封闭气体的质量 D.气体的压强和体积必须用国际单位 实验研析·素养迁移 (3)对测得的实验数据进行处理时,发现各组同学计算的气体压强p与体积V的乘积值不完全相等,其主要原因是由于封闭气体的　　　不同。  【解析】(1)气体的压强是通过压强表读数得到的。 (2)本实验的条件是:温度不变、气体质量一定,所以要在等温条件下操作,注射器密封性要好,故A、B正确;本实验研究质量一定的气体压强与体积的关系,不需要测量气体的质量,故C错误;本实验研究气体的压强和体积的比例关系,单位无需统一为国际单位,故D错误。 (3)根据气态方程pV=nRT,RT相同,pV不同,是由于物质的量不同,空气的质量不同。 答案:(1)压强表　(2)A、B　(3)质量 类型二　数据处理 【典例2】某小组利用如图所示装置研究“一定质量气体温度不变时,压强与体积的关系”。 如图所示,带刻度的注射器内封闭了一定质量的气体,推动活塞可以改变气体体积V。实验时所用测量压强的装置较特殊,测量的是注射器内部气体和外部大气(压强为p0)的压强差Δp。在多次改变体积后,得到如表数据: (1)图中装置1为　　　　　　　,装置2为　　　　　　。  (2)每次气体的状态调整后,都要等一会儿再记录数据,这是为了　　　　　。  (3)研究小组基于数据,以Δp为y轴,作出的函数图线为直线,则x轴是　　　　　　　　。  (4)若图像斜率为k,该直线的函数表达式是　　　　　　　,图像纵轴截距的绝对值的物理含义是　　　　　　　　　　。  Δp/(×105 Pa) 0 0.11 0.25 0.43 0.67 V/mL 10 9 8 7 6 【解析】(1)本实验利用电脑自动处理数据,首先需要感应压强大小的压强传感 器,即装置1;还需要采集数据的装置2。 (2)在实验过程中,每次气体的状态调整后,都要等一会儿再记录数据,这是为了 让封闭气体与外界进行充分的热交换,保持封闭气体的温度不变。 (3)根据理想气体状态方程p0V0=(p0+Δp)V,Δp=p0V0× -p0,则x轴是 。 (4)若图像斜率为k,该直线的函数表达式是Δp=k· -p0,根据图像表达式可以 得到图像纵轴截距的绝对值为外部大气压强的值。 答案:(1)压强传感器　数据采集器　(2)使封闭气体与外界进行充分的热交换, 保持封闭气体的温度不变　(3) (4)Δp=k· -p0　大气压强 类型三　实验创新 【典例3】某小组在“用DIS研究温度不变时一定质量的气体压强与体积的关系”实验。 (1)实验过程中,下列操作正确的是 (　　) A.推拉活塞时,动作要快,以免气体进入或漏出 B.推拉活塞时,手可以握住整个注射