第二章 4 4.第1课时 实验：探究气体等温变化的规律-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修3同步课堂高效讲义教师用书（教科版）

4.实验：探究气体等温变化的规律 第1课时　实验：探究气体等温变化的规律 一、实验目的 探究在温度不变的条件下，一定质量的某种气体其压强随体积变化的定量规律。 二、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，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。 三、实验器材 气柱玻管(或注射器)、固定架、压强计(或压强传感器)、体积标尺等。 四、实验步骤 1．按照方案一、方案二所示连接装置，并仔细检查装置的密封性。 2．把活塞顶端置于刻度“2”处(或某一刻度处)，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，将这些值填入表中(或输入计算机)。 实验数据 实验次数 1 2 3 4 5 6 V/cm3 /cm－3 p/kPa 4.建立p-坐标系，根据表中的记录值将所测数据在坐标系中描点，在下图作出p-图像(或在计算机中直接读取图线)。 学生用书↓第37页 五、实验数据处理 1．数据分析 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，如图所示。观察各点的位置关系，若各点位于过原点的同一直线上，就说明压强跟体积的倒数成正比，即p∝，也就是压强p与体积V成反比。若各点不在同一直线上，再尝试其他关系。 2．实验结论 一定质量的某种气体，在温度保持不变的情况下，其压强p与体积V成反比，表达式为pV＝常量。 六、误差分析 1．气柱玻管(或注射器)内气体并不是严格意义上的理想气体。 2．两个状态的温度不能保证完全一致。 3．实验装置有漏气现象。 如图所示，②图线产生的原因是漏气(温度保持不变)，③图线产生的原因是温度变高(不漏气的情况下)。 七、注意事项 1．改变气体体积时，要缓慢进行，等稳定后再读出气体压强和体积，以防止气体的温度发生变化。 2．实验过程中，不要用手接触气柱玻管(或注射器)的玻璃管，以防止玻璃管从手中吸收热量，引起内部气体温度变化。 3．实验中应保持气体质量不变，故实验前应在活塞上涂好润滑油，以免漏气，同时可以减小摩擦。 4．由于气体体积与空气柱长度成正比，研究气体压强与体积的关系可转化为研究气体压强与空气柱长度的关系，故不需要测量空气柱的横截面积。 5．本实验中的测量误差主要来源于空气柱长度的测量，因此读数时视线一定要与活塞底面水平。 6．作p-图像时，应尽可能使实验数据点均匀分布，使所作图线通过尽可能多的实验数据点，不在图线上的数据点应均匀分布在图线两侧。 类型一　实验原理与操作 某实验小组用如图所示装置探究气体做等温变化的规律，已知压力表通过细管与注射器内的空气柱相连，细管隐藏在活塞内部未在图中标明。从压力表中读取空气柱的压强，从注射器旁的刻度尺中读取空气柱的长度。 (1)为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是 。 (2)实验过程中，下列说法正确的是 。 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，手不可以握住整个注射器 学生用书↓第38页 C.活塞移至某位置时，应迅速记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值 解析：(1)为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是往活塞上涂润滑油防止漏气。 (2)若急速推拉活塞，则有可能造成等温条件的不满足，所以应缓慢推拉活塞，故A错误；若手握注射器会造成温度变化，故B正确；应等状态稳定后，记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值，故C错误。 答案：(1)往活塞上涂润滑油(保证封闭气体质量不变的措施都可以)　(2)B 针对练．如图所示，用一个带有刻度的注射器及DIS实验系统来探究一定质量气体的压强和体积的关系。该实验需要用 传感器。实验过程中，若传感器与注射器之间的软管脱落， (选填“可以”或“不可以”)重新接上，继续实验并记录数据。 解析：探究气体的压强和体积的关系，要保持温度一定，气体压强由压强传感器直接读取，则该实验需要用压强传感器；软管与注射器脱落后，气体质量变化，不可以重新接上继续实验并记录数据，需重新做实验。 答案：压强　不可以　 类型二　数据处理与分析 (2022·江苏南通市高二期末)用图甲所示装置探究气体等温变化的规律。 (1)实验室有容积为5 mL和20 mL的两种注射器供选择，为能用较小的力作用在活塞上使气体体积发生明显变化，选用容积为 的注射器更合适；实验中，为找到体积与压强的关系， (选填“需要”或“不需要”)测出空气柱的横截面积。 (2)关于该实验下列说法正确的有 。 A．活塞上应该