实验4 验证查理定律-2023-2024学年高二物理选择性必修3实验报告册（人教版）

学生实验报告册 物理 选择性必修 第三册 （人教版） 查理定律指出： 一定质量的气体， 当其体积一定时， 它的压强与热力学温度 成正比。 即 p 1 T 1 ＝ p 2 T 2 或 pt＝p′ 0 1+ t 273 ! " 式中 p′ 0 为 0 ℃ 时气体的压强， t 为摄氏温度， T 为热力学温度。 气体的压强 p 和温度很容易用压强计和温度计测定。 若实验测得 p-T 图线为 过坐标原点的直线或 p-t 图线为直线， 且与 t 轴交于 －273 ℃ 处， 则定律被验证。 实验目的 验证查理定律。 实验器材 在下表所给的器材中， 请在你需要的器材后面画 “ √ ”， 若不够， 在空格处 写上需要的器材名称。 实验四 验证查理定律 托盘天平 热水 凉水 水银气压计 你还需要的器材 带刻度尺的注射器 弹簧测力计 框架 刻度尺 铁架台与铁夹 温度计 量杯 托盘 实验日期 年 月 日 实验预习 12 实验方案 （一） 利用 “玻意耳定律” 的实验装置来验证查理定律 实验装置 实验装置如图 4-1 所示。 操作与记录 1. 用弹簧测力计称出活塞和框架所受的重力 G 0 。 2. 如图 4-1 所示， 把注射器固定在铁架台的铁夹上， 保 持注射器竖直。 3. 把适量的润滑油抹在注射器的活塞上， 再上下拖动活 塞， 使活塞与器壁间被油密封。 4. 当活塞插入注射器内适当位置后， 再套上橡皮帽， 将 一定质量的气体封在注射器内。 5. 从注射器上读出注射器的容积 V ， 用刻度尺测出与这 个容积相对应的全部刻度的长度， 计算出活塞的横截面积 S 。 6. 记下大气压强 p 0 。 7. 在框架两侧挂上钩码， 使注射器的下半部没于量杯之中， 往量杯中加入适 量的凉水， 使注射器内的空气柱位于水面之下。 过几分钟后， 记下钩码的质量， 同时记下水的温度和空气柱的体积。 8. 在量杯中加些热水， 过几分钟后在框架两侧加挂适当质量的钩码， 使空气 柱的体积保持不变， 记下钩码的质量， 同时记下水的温度。 9. 把步骤 7 重复 5 次， 将数据填入下表中。 实验时的大气压强 p 0 = ； 注射器活塞横截面积 S= ； 注射器活塞、 框架总重 G 0 = ； 压强计算： p= 。 图 ４-1 次数 钩码的质量 G/kg 空气柱压强 p/Pa 水的温度 T/K p T 1 2 验证查理定律 实验四 13 学生实验报告册 物理 选择性必修 第三册 （人教版） 分析与结论 1. 从上面记录、 处理的数据来看， 压强与热力学温度的关系是 。 2. 以压强 p 为纵坐标、 热力学温度 T 为横坐标建立直角坐标系。 结合表的压 强和热力学温度数据， 在直角坐标系中描点， 然后再用一条平滑的线 “拟合” 坐 标系中各点， 作出 p-T 图像。 从绘制的 p-T 图像来看， 压强与热力学温度的关系是 。 注意事项 1. 保证封闭气体的质量不变： 开始时注射器中封入的气体体积不宜太大也不 宜太小， 同时加润滑油密封， 套橡皮帽， 实验前要做装置气密性的检查。 2. 减小摩擦： 加润滑油， 并反复拖动活塞， 使注射器保持竖直和未套入小橡 皮帽时活塞能自由下滑。 3. 注射器要保持竖直放置并夹稳： 每次在框架两侧所悬挂的钩码要对称。 4. 实验时要保证注射器内的空气柱位于水面之下： 加入热水或换成温水后， 要等几分钟后再测量水温。 5. 改变水的温度： 可以直接把热水换成温水， 也可以加冷水于热水中， 不许 把温度计当作搅拌棒使用。 实验方案 （二） 利用压力表显示压强的方法来验证查理定律 实验装置 实验装置如图 4-2 所示。 3 4 5 次数 钩码的质量 G/kg 空气柱压强 p/Pa 水的温度 T/K p T 续表 14 操作与记录 1. 取一只三颈烧瓶， 按如图 4-2 所示， 将压力表 （或血压计）、 温度计、 通大气管 分别用胶塞与烧瓶的三个颈接好 （为了 防止漏气 ， 各接触部分可用真空脂涂抹 封好）。 2. 记下实验开始时的室温 t 0 、 大气压 强 p 0 ， 再封闭通大气管， 此时瓶中气体的 质量、 体积均是一定的。 3. 将三颈烧瓶和电热器浸入大烧杯的水中， 然后接通电热器电路 （或用酒精 灯对烧杯加热）， 对烧瓶内的气体进行间接加热， 在加热过程中要注意不断搅拌 水， 使水温均匀上升， 然后仔细观察压力表的示数 p′ 和温度计的示数 t ， 并记录 下几组温度与压强值， 把数据填入事先设计好的下表中。 4. 根据表中的数据画出 p-t 图线或 p-T 图线， 从而验证查理定律。 分析与结论 分析表中的数据， 得出的结论是 。 实验方案 （三） 用传感器验证查理定律 实验装置 实验装置如图 4-3 所示。 n p′/mmHg p=p