第二章 第2节 第1课时 实验 探究气体等温变化的规律-【状元桥·优质课堂】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册（人教版2019）

物理选择性必修第三册课堂学案 第2节气体的等温变化 第1课时 实验：探究气体等温变化的规律 [学习目标]1.知道什么是等温变化，并通过实验探究其变化规律（科学探究）.2.会测量气体的压强与 体积，能作出气体的p-V图像、pV图像，并通过图像得出等温情况下p,V的关系（科学思维. 课前·教材预案 上拉，读取空气柱的长度与压强的几组数据。 知识点一实验目的 空气柱的长度1可以通过刻度尺读取，空气柱 的长度！与横截面积S的乘积就是它的体积 探究一定质量的气体，在温度不变的条件下，其 V.空气柱的压强p可以从与注射器内空气柱 与 变化时的关系。 相连的压力表读取。 知识点二 研究对象（系统) 知识点七数据分析 注射器内被封闭的 L.作p-V图像 知识点三实验方法 以压强p为纵坐标，以体积V为横坐标，用采 采用控制变量法，控制气体 和 集的各组数据在坐标纸上描点，绘出等温曲 不变，研究气体压强与体积的关系 线，如图所示.观察p-V图像的特点看能否得 知识点四 实验原理 出p、V的定量关系， 在保证密闭注射器中气体的 和 不变的条件下，通过改变密闭注射器中气体的体 积，由压力表读出对应气体的压强值，进而研究 在恒温条件下气体的压强与体积的关系。 知识点五 实验器材 带铁夹的铁架台、 、柱塞（与压力表密封 连接)、压力表 刻度尺。 知识点六 物理量的测量 2.作p图像 1.如图所示组装实验器材. 2.利用注射器选取一段空气 小力表 以压强力为纵坐标，以为横坐标，在坐标纸 柱为研究对象，注射器下 端的开口有橡胶套，它和 上描点，如果p-图像中的各点位于过原点 柱塞一起把一段空气柱 柱麻 的同一条直线上（如图），就说明压强p跟成 封闭。 3.把柱塞缓慢地向下压或向 空气柱 正比，即压强与体积成反比.如果不在同一条 橡胶套肉 直线上，我们再尝试其他关系 ·28· 第二章气体，固体和液体 知识点八注意事项 1.改变气体体积时，要缓慢进行 2.实验过程中，不要用手接触注射器的外壁。 3.实验前要在柱塞上涂抹润滑油， 4.读数时视线要与柱塞底面平行. 5.作p文图像时，应使尽可能多的点落在直线 3.实验结论：一定质量的某种气体，在温度不变 上，不在直线上的点应均匀分布于直线两侧， 的情况下，其压强与体积的倒数成正比， 偏离太大的点应舍弃 课堂·深度探究 探究点一 实验原理与操作 注射器内的空气柱相连，细管隐藏在柱塞内 【例题1】用如图所示装置探究气体等温变化的 部未在图中标明.从压力表中读取空气柱的 规律。 压强，从注射器旁的刻度尺中读取空气柱的 长度 压力表 压力表 空气相 橡胶 空气相 (1)实验室有容积为5mL和20mL的两种注 橡胶园 射器供选择，为能用较小的力作用在活塞上 (1)为了保持封闭气体的质量不变，实验中采 使气体体积发生明显变化，选用容积为 取的主要措施是 的注射器更合适：实验中，为找到体积与 (2)实验过程中，下列说法正确的是 压强的关系， (选填“需要”或“不需 A.推拉活塞时，动作要快，以免气体进入或漏出 要”)测出空气柱的横截面积 B.推拉活塞时，手不可以握住注射器 (2)关于该实验下列说法正确的有 C.活塞移至某位置时，应迅速记录此时注射 A.柱塞上应该涂油 器内气柱的长度和压力表的压强值 B.应缓慢推拉柱塞 探究点二实验数据处理 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 【例题2】某实验小组用注射器和压强传感器探 思维导引：理解探究实验的原理，熟记操作 究一定质量的气体发生等温变化时遵循的规 步骤 律，实验装置如图所示.用柱塞和注射器外简 【变式1】某实验小组用如图所示装置探究气体 封闭一定的气体，其压强可由左侧的压强传 做等温变化的规律.已知压力表通过细管与 感器测得。 ·29· 物理选择性必修第三册课堂学案 压强 思维导引：探究实验过程中保持两个不变， 传感器 H 是气体质量不变，二是气体温度不变. 【变式2】在利用特制的注射器做“探究气体等温 变化的规律”实验中，某小组同学通过压力连 (1)关于该实验，下列说法正确的是 杆上拉或下压活塞得到了如下表四组实验数 A.该实验用控制变量法研究气体的变化规律 据.如图甲是压力表记录第2组数据时的状 B.实验时注射器必须水平放置 态.通过记录对应的四个封闭气柱的长度L C.注射器内部的横截面积没必要测量 (单位：cm)算出体积，已知封闭气柱的横截面 D.注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即 积S=2cm,且V=LS,若测第3组数据时， 可，可以不标注单位 读出空气柱的长度为2.0cm (2)进行实验操作时，不能推拉柱塞过快，其 原因是 压力表 (3)该实验小组首先在甲实验室进行了实验， 下表为记录的实验数据，其中有一次记录的 实验数据错误，记录错误的是 (填