第2章 第2节 第1课时 实验：探究气体等温变化的规律（word教参)-【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）

.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、p－图像，并通过图像得出等温情况下p、V的关系（科学思维）. 知识点一　　实验目的 探究一定质量的气体，在温度不变的条件下，其　压强　与　体积　变化时的关系. 知识点二　　研究对象（系统） 注射器内被封闭的　气体　. 知识点三　　实验方法 采用控制变量法，控制气体　质量　和　温度　不变，研究气体压强与体积的关系. 知识点四　　实验原理 在保证密闭注射器中气体的　质量　和　温度　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、　注射器　、柱塞（与压力表密封连接）、压力表、　橡胶套　、刻度尺. 知识点六　　物理量的测量 1.如图所示组装实验器材. 2.利用注射器选取一段空气柱为研究对象，注射器下端的开口有橡胶套，它和柱塞一起把一段空气柱封闭. 3.把柱塞缓慢地向下压或向上拉，读取空气柱的长度与压强的几组数据.空气柱的长度l可以通过刻度尺读取，空气柱的长度l与横截面积S的乘积就是它的体积V.空气柱的压强p可以从与注射器内空气柱相连的压力表读取. 知识点七　　数据分析 1.作p－V图像 以压强p为纵坐标，以体积V为横坐标，用采集的各组数据在坐标纸上描点，绘出等温曲线，如图所示.观察p－V图像的特点看能否得出p、V的定量关系. 2.作p－图像 以压强p为纵坐标，以为横坐标，在坐标纸上描点，如果p－图像中的各点位于过原点的同一条直线上（如图），就说明压强p跟成正比，即压强与体积成反比.如果不在同一条直线上，我们再尝试其他关系. 3.实验结论：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，其压强与体积的倒数成正比. 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－图像时，应使尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点应均匀分布于直线两侧，偏离太大的点应舍弃. 探究点一　　实验原理与操作 【例题1】用如图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.柱塞上应该涂油 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 思维导引：理解探究实验的原理，熟记操作步骤. 解析　（1）由于注射器长度几乎相同，因此体积越小，横截面积越小，用较小的力就可以产生比较大的压强使体积变化明显，故选5 mL的注射器；知道横截面积不变，体积关系可用长度关系表示，不必算出体积的大小，就可以找到体积与压强的关系，因此不需要测量空气柱的横截面积. （2）柱塞上应该涂油，起到密封和润滑的作用，选项A正确；应缓慢推拉柱塞，从而保证气体的温度不变，选项B正确；用手握住注射器推拉柱塞，容易引起气体温度发生变化，选项C错误；由于测量的是气体的体积和压强之间的关系，与重力无关，因此注射器可以水平放置，也可以倾斜放置，选项D错误. 答案　（1）5 mL　不需要　（2）AB 【变式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在柱塞上涂上润滑油防止漏气. （2）若急速推拉柱塞，则有可能造成等温条件的不满足，所以应缓慢推拉柱塞，选项A错误；若手握柱塞，则会造成气体温度变化，选项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，选项C错误. 答案　（1）在柱塞上涂上润滑油　（2）B 探究点二　　实验数据处理 【例题2】某实验小组用注射器和压强传感器探究一定质量的气体发生等温变化时遵循的规律，实验装置如图所示.用柱塞和注射器外筒封闭一定的气体，其压强可由左侧的压强传感器测得. （1）关