第十四章 实验21 探究气体压强与体积的关系（Word教参）-【优化指导】2024高考物理一轮复习高中总复习·第1轮（人教版 浙江专用）

实验21　探究气体压强与体积的关系 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． 实验操作 (1)安装：如图所示组装实验器材． 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． (2)读数：将柱塞缓慢向下压(或向上拉)某一位置，读出刻度尺读数与压强，记录数据． (3)重复步骤(2)多次. (4)实验完毕整理好实验器材． 在该实验中，我们可以直接用刻度尺读数作为空气柱体积，而无需测量空气柱的横截面积． 数据处理与结论 1．用p ­V图像分析．用采集的各组数据在坐标纸上描点，绘制曲线．若绘制的p ­V图像类似于双曲线，那么可以猜想，空气柱的压强是否跟体积成反比． 2．用p ­图像分析．把采集的各组数据在坐标纸上描点，若绘制的p ­图像是过原点的直线，说明压强跟体积的倒数成正比，即压强与体积成反比． 命题点一　教材原型实验　　　　　　　　　　　物理观念、科学探究 1．质量不变：实验前将橡皮套戴牢固，在柱塞上涂好润滑油避免漏气，以保证气体的质量不变. 2．温度不变：缓慢改变气体体积，并防止手接触注射器，等稳定后再读出气体压强，以保证气体的温度不变． 现用“验证玻意耳定律”的仪器来测量大气压强p.注射器针筒已被固定在竖直方向上，针筒上所标刻度是注射器的容积，最大刻度Vm＝10 mL.注射器活塞已装上钩码框架，如图所示．此外，还有一架托盘天平、若干钩码、一把米尺、一个针孔橡皮帽和少许润滑油． (1)下面是实验步骤，试填写所缺的②和⑤. ①用米尺测出注射器针筒上全部刻度的长度L. ②________________________． ③把适量的润滑油抹在注射器的活塞上，将活塞插入外筒中，上下拉动活塞，使活塞与针筒的间隙内均匀地涂上润滑油． ④将活塞插到适当的位置． ⑤________________________________________________________________________. ⑥在钩码框架两侧挂上钩码，记下挂上的钩码的质量m1.在达到平衡后，记下注射器中空气柱的体积V1.在这个过程中不要用手接触注射器以保证空气柱温度不变． ⑦增加钩码的个数，使钩码的质量增大为m2，达到平衡后，记下空气柱的体积V2. (2)计算大气压强p的公式是______________．(用已给的和测得的物理量表示，重力加速度为g) 答案：(1)②称出活塞和钩码框架的总质量M　⑤将注射器针筒上的小孔用橡皮帽堵住 (2)p＝ 解析：(1)实验步骤：①用米尺测出注射器针筒上全部刻度的长度L.；②称出活塞和钩码框架的总质量M；③把适量的润滑油抹在注射器的活塞上，将活塞插入外筒中，上下拉动活塞，使活塞与针筒的间隙内均匀地涂上润滑油；④将活塞插到适当的位置；⑤将注射器针筒上的小孔用橡皮帽堵住；⑥在钩码框架两侧挂上钩码，记下挂上的钩码的质量m1，在达到平衡后，记下注射器中空气柱的体积V1，在这个过程中不要用手接触注射器以保证空气柱温度不变；⑦增加钩码的个数，使钩码的质量增大为m2，达到平衡后，记下空气柱的体积V2. (2)活塞的横截面积为：S＝①， 由力学平衡条件得：p1＝p＋g②， p2＝p＋g③， 由玻意耳定律得：p1V1＝p2V2④， 联立解得大气压强为p＝. 命题点二　实验的拓展与创新　　　　　　　　　　　科学探究、科学思维 实验器材 的创新 应用传感器采集实验数据，在计算机的辅助下完成数据的处理分析，方便得出实验规律． 实验目的 的创新 由探究气体压强和体积的关系迁移为测量不规则小物体的体积． 为了测量所采集的某种植物种子的密度，一位同学进行了如下实验： A．取适量的种子，用天平测出其质量，然后将几粒种子装入注射器内． B．将注射器和压强传感器相连，然后缓慢推动活塞至某一位置，记录活塞所在位置的刻度V，压强传感器自动记录此时气体的压强p. C.重复上述步骤，分别记录活塞在其它位置的刻度V和记录相应的气体的压强p. D．根据记录的数据，作出 ­V图线，并推算出种子的密度． (1)根据图像信息，可求得种子的总体积约为________mL(即cm3). (2)如果测得这些种子的质量为7.86×10－3kg，则种子的密度为____________kg/m3. (3)如果在上述实验过程中，由于操作不规范，使注射器内气体的温度升高，其错误的操作可能是______________、__________________．这样操作会造成所测种子的密度值________(选填“偏大”“偏小”或“不变”). 答案：(1)5.6(±0.2)　(2)1.40×103(±0.2×103) (3)手握住了注射器内的封闭气体部分，没有缓慢推动活塞　偏小 解析：(1)根据玻意耳定律，