(讲义)第2章 2 第1课时 实验：探究气体等温变化的规律-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册(人教版2019)

2．气体的等温变化 1．知道气体的等温变化。 2．在实验设计和数据处理过程中，体验科学探究过程，培养学生严谨的科学态度与实事求是的科学精神。 3．了解玻意耳定律，能用气体等温变化规律求解简单的实际问题。 第1课时　实验：探究气体等温变化的规律 类型一　实验原理与操作 【典例1】　如图所示，用气体压强传感器探究气体等温变化的规律，操作步骤如下： ①在注射器内用活塞封闭一定质量的气体，将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接起来； ②移动活塞至某一位置，记录此时注射器内封闭气体的体积V1和由计算机显示的气体压强值p1； ③重复步骤②，多次测量并记录； ④根据记录的数据，作出相应图像，分析得出结论。 (1)关于本实验的基本要求，下列说法正确的是________(填选项前的字母)。 A．移动活塞时应缓慢一些 B．封闭气体的注射器应密封良好 C．必须测出注射器内封闭气体的质量 D．气体的压强和体积必须用国际单位 (2)为了能最直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系，应作出________(选填“p-V”或“p-”)图像。对图线进行分析，如果在误差允许范围内该图线是一条________，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。 [解析]　(1)由于该实验是“用气体压强传感器探究气体等温变化的规律”，条件是对于一定质量的气体而言的，故实验中不能出现漏气的现象，移动活塞时，外界对气体做功或者气体对外做功，如果太快的话，气体的温度就可能会发生变化，故A、B正确；等温变化的规律为p1V1＝p2V2，所以不必测出气体的质量，只要看它是否满足这样的变化规律即可，故C错误；只要压强p两边的单位统一，体积V两边的单位统一，就可以得出等温变化的规律，故D错误。(2)如果作p-V图像，因为它们的乘积是不变的，故这个图像应该是一条曲线，不能直观地判断压强p与体积V的关系，直线更能形象直观地体现二者的关系，故应作出p-的图像，在误差允许的范围内，p-图线是一条过原点的倾斜直线。 [答案]　(1)AB　(2)p-　过原点的倾斜直线 [跟进训练] 1．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，细管隐藏在柱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 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注射器上涂润滑油防止漏气。(2)若急速推拉活塞，则有可能造成等温的条件不满足，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)往注射器上涂润滑油(保证封闭气体质量不变的措施都可以)　(2)B 类型二　数据处理与误差分析 【典例2】　(2022·江苏南通高二期末)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．活塞上应该涂油 B．应缓慢推拉柱塞 C．用手握住注射器推拉柱塞 D．注射器必须固定在竖直平面内 (3)测得多组空气柱的压强p和体积V的数据后，为直观反映压强与体积之间的关系，若以p为纵坐标，则应以________为横坐标在坐标系中描点作图；小明所在的小组不断压缩气体，由测得的数据发现p与V的乘积值越来越小，则用上述方法作出的图线应为图乙中的________(选填“①”或“②”)，造成该现象的原因可能是________。 (4)为能更准确地测出气体的压强，小华用软管连通注射器和压强传感器，用(3)中方法作出的图线如图丙所示，该图线不过原点，为减小这一实验误差，请给出你的改进方法：________________________________________________________ ___