第十四章 实验18 探究气体等温变化的规律（Word教参）-【优化指导】2024高考物理一轮复习高中总复习·第1轮（单选版 新教材 新高考）

实验　探究气体等温变化的规律 一、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。 二、实验操作 1．安装：如图所示组装实验器材。 2．读数：将柱塞缓慢向下压(或向上拉)到某一位置，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。 三、数据处理与结论 1．用pV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pV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。 考点一 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。 【典例1】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＝(－M) 解析：(2)活塞的横截面积为：S＝　① 由力学平衡条件得：p1＝p＋g　② p2＝p＋g　③ 由玻意耳定律得：p1V1＝p2V2　④ 联立解得大气压强p＝(－M) 考点二 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，结合计算机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 【典例2】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，分别记录活塞在其他位置的刻度V以及相应的气体的压强p。 D．根据记录的数据，作出V图线，并推算出种子的密度。 (1)根据图线，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7.86×10－3 kg，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，pV＝C，当趋向于0，则气体体积趋向于0，从V图像可知，横轴截距表示种子的体积为：5.6 (±0.2) mL。 (2)密度为：ρ＝＝≈1．40×103 kg/m3。 (3)注射器内气体的温度升高，其错误的操作可能是：手握住了注射器内的封闭气体部分，没有缓慢推动活塞； 当气体温度升高，气体的体积趋于膨胀，更难被压缩，所作的V图线与横轴的交点将向右平移，所测种子体积偏大，密度偏小。 1．采用验证玻意耳定律实验的主要器材针管及其附件