第1章 第4节 科学探究 气体压强与体积的关系-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第三册同步全程学习全书word（鲁科版）

学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.2 xxk.com☐ 您身边的互联网+教辅专家 第4节科学探究：气体压强与体积的关系 [学习目标] 1.知道气体的状态参量。 2.了解气体压强产生的原因，能用气体分子动理论解释气体压强的微 观意义。 3.知道温度的表示方法：理解摄氏温度和热力学温度的转换关系。 4.通过实验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。 基础探究 形戒概念，掌拉新知 知识梳理 知识点一气体的状态参量 1.气体的体积：指气体分子能够到达的空间，通常等于容器的容积。 2.气体的温度 (1)温度是描述物体冷热程度的物理量，也是物体内分子平均动能的 标志。气体温度的高低，取决于气体分子无规则运动的剧烈程度。 (2)温标。 ①摄氏温度：用摄氏温标表示的温度称为摄氏温度，用符号t表示，单 位是摄氏度，符号为℃。 ②热力学温度：物理学中，温度的国际单位是热力学温度的单位开尔 文，符号为K。热力学温度与摄氏温度的关系是T=t+273.15K。 3.气体的压强：气体内部各个方向都存在压强，这种压强称为气体压 强，简称气压。 ·独家授权侵权必究· 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 (1)气体压强的微观解释：容器中的气体分子在做无规则运动时，容器 壁受到分子的频繁撞击。每个分子撞击容器壁产生的力是短暂的、不 连续的，但大量分子的频繁撞击，就会使容器壁受到一个稳定的压力， 从而产生压强。 (2)气体压强的影响因素：气体的压强与气体温度和单位体积的分子 数有关，温度越高，单位体积内的分子数越多，气体的压强越大。 (3)气体压强的计算 ①如图甲所示，气缸内气体压强为p,由质量为m、面积为S的光滑活 塞受力平衡可知pP学。 00 甲 ②如图乙所示，静止的玻璃管内，长度为h、密度为p的液体封闭着一 定质量的气体，其压强p可选取液柱底部横截面为S的薄液片求得。 由薄液片受力平衡得到p-pot Pg虫。 若玻璃管内的液体为水银，且气压单位选用cg,水银柱长度单位选 用cm,则玻璃管内的气压可表示为ph。 知识点二探究气体压强与体积的关系 1.实验目的 (1)探究一定质量的气体在温度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。 2.实验器材 ·独家授权侵权必究· 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 探究气体压强与体积关系的实验装置（气压计、玻璃管、铁架台、活 塞等)。 3.实验原理与设计 如图，以玻璃管内封闭的气体为研究对象，可由气压计读出管内气体 的压强，从玻璃管的刻度上直接读出管内气体的体积。在保持气体温 度不变的情况下，改变气体的体积，测量多组数据即可研究气体压强 与体积之间的关系。 15 0.5 20 气压计 4■ 活塞 23 13 空气柱 橡胶套 4.实验步骤 (1)根据实验原理安装实验器材。 (2)玻璃管两端有活塞和橡胶套，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)用手把活塞向下压，选取几个位置，同时读出刻度尺读数与压强， 记录数据。 (4)用手把活塞向上拉，选取几个位置，同时读出刻度尺读数与压强， 记录数据。 ·独家授权侵权必究· 学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 (⑤)以压强P为纵坐标，以体积的倒数立为横坐标，把以上各组数据在 坐标系中描点，观察图像，进一步确定p与立的关系。 5.数据处理 (1)设计表格记录数据 (2)建立p立坐标系，描点画图。 (③)实验结论：在温度不变的条件下，一定质量的气体压强与体积成反 比。 6.误差分析 (1)气体并不是严格意义上的理想气体（本概念将在下一节进行学习）。 (2)两个状态的温度不能保证完全一致。 7.注意事项 (1)适用条件是温度保持不变，所以操作要缓慢，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，防止漏气。 ②思考与自测 1.思考判断 (1)摄氏温度和热力学温度都是从零开始的。（×) (2)温度升高20℃也就是升高了20K。(√) (3)气体压强是由气体分子的重力而产生的。(×) *独家授权侵权必究 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 (4)气体分子的平均速率越大，气体的压强就越大。（√） (⑤)封闭一定质量的气体，温度不变，体积变小，压强增大。（√） 2.思维探究 (1)-10℃与10K哪个温度高？是不是带负号的温度一定低于带正号 的温度？ 答案：要比较-10℃与10K温度的高低必须先统一单位，-10℃ =