2.4 实验：探究气体等温变化的规律（word教参）- 【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第三册配套教参（教科版）

答案：图见解析 4　实验：探究气体等温变化的规律 新课程标准 素养目标 1.学会通过实验的方法研究问题，探究物理规律，学习用电子表格与图像对实验数据进行处理与分析，体验科学探究过程。 2.理解一定质量的气体，在温度不变的情况下压强与体积的关系。 3.理解气体等温变化的p图像的物理意义。 4.学会用玻意耳定律计算有关的问题。 1.玻意耳定律。(物理观念) 2.控制变量法。(科学思维) 3.探究气体等温变化的规律；用传感器探究气体等温变化的规律。(科学探究) 4.通过实验数据分析与评估，培养学生严谨的科学态度与实事求是的科学精神及相互协作的精神。(科学态度与责任) [知识梳理] 一、等温变化 1．气体状态参量：气体的主要状态参量为：体积、温度、压强。 2．等温变化：一定质量的某种气体如果在状态变化时，其温度保持不变，这种变化叫作等温变化。 3．一定质量的气体，在温度不变时，若体积减小，则压强变大。 二、探究气体等温变化的规律 1．实验目的：探究在温度保持不变的情况下，一定质量的某种气体其压强随体积变化的定量规律。 2．实验原理：选取一定质量的空气柱，保证温度不变的情况下，改变其体积V，并测量不同体积下的压强p，在坐标系中作出p图像，得p、V之间的规律。 3．实验器材 气柱玻管、压强计、固定架、体积标尺等。 [自主评价] 1．判断正误 (1)一定质量的气体，体积越大，压强越小。 (×) (2)在探究一定质量的气体在温度不变的情况下压强与体积的关系的实验中，我们需作出p图像，这样更容易得到压强与体积的关系。 (√) (3)在探究一定质量的气体在温度不变的情况下压强与体积的关系的实验中，压强和体积必须采用国际单位制。(×) (4)在探究一定质量的气体在温度不变的情况下压强与体积的关系的实验中，我们需要用游标卡尺测出管的直径，以便计算气体的体积。(×) 2．情景思考 (1)在探究一定质量的气体在温度不变的情况下压强与体积的关系的实验中，为了保证气体的质量不变，我们应该怎样处理？ 提示：将管塞涂上润滑油并塞紧管口，防止气体泄漏。 (2)在探究一定质量的气体在温度不变的情况下压强与体积的关系的实验中，为了保证气体的质量不变，我们在操作时应该注意哪些问题？ 提示：推拉活塞时要缓慢，手不能握住气柱玻管。 要点一　探究气体等温变化的规律 　若实验数据呈现气体体积减小，压强增大的特点能否断定压强与体积成反比？ 提示：不能，也可能压强p与体积 V的二次方(三次方)或与成反比，只有作出p图线是直线，才能判定p与V成反比。 实验步骤 1．按照如图所示连接装置，并仔细检查装置的密封性。 2．把活塞置于某一刻度处，记下管内空气的体积V和对应的压强p。 3．缓慢推动活塞，用同样的方法得到多组体积和压强的测量值并填入下表中(或输入计算机)。 实验次数 1 2 3 4 5 6 V/cm3 /cm－3 p/kPa 数据处理 建立p坐标系(如下图)，根据记录数据做出p图像(或在计算机中直接读取图线) 实验结论：一定质量的某种气体，在温度保持不变的情况下，压强p与体积V成反比，即：pV＝常量。此规律又称玻意耳定律。 注意事项 1．管塞要塞紧，防止漏气，保证气体的质量不变。 2．改变气体体积时，要缓慢进行，等稳定后再读出气体压强，以防止气体体积变化太快，气体的温度发生变化。 3．实验过程中，不用手接触注射器的圆筒以防止圆筒从手上吸收热量，引起内部气体温度变化。 误差分析 1．读压强和体积时存在误差。 2．实验过程中气体的温度发生变化。 创新方案：利用传感器定量探究气体压强与体积的关系。 1．实验器材 带有刻度的注射器、DIS(压强传感器、数据采集器、计算机)。 2．实验步骤 (1)将压强传感器接入数据采集器。开启电源，点击“研究温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”。 (2)将注射器与压强传感器的测口相连，在数据表格中输入设定的体积，推拉注射器活塞，使其处于各设定体积时，点击“记录数据”自动记录各压强值，点击“数据计算”计算出压强与体积的乘积值及体积的倒数值。 (3)点击“图线分析”，出现压强与体积、压强与体积的倒数的关系曲线。 3．注意事项 (1)不能用手握住注射器。 (2)活塞涂润滑油防止漏气。 (3)注射器与压强传感器连接处有一定的体积。 　(多选)“探究气体等温变化的规律”的实验装置如图所示，下列说法正确的是(　　) A．实验过程中应保持被封闭气体的质量和温度不发生变化 B．实验中为找到体积与压强的关系，一定要测量空气柱的横截面积 C．为了减小实验误差，可以在柱塞上涂润滑油，以减小摩擦 D．处理数据时采用p图像，是因为p图像比pV图像更直观 [解析]　本实