第2章 2 第1课时 实验：探究气体等温变化的规律(-【精彩三年】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册课程探究与巩固教师用书配套课件PPT（人教版）

2　气体的等温变化 第1课时　实验：探究气体等温 变化的规律 第二章 气体、固体和液体 课程解读 课标要点 学科素养 链接浙江选考 通过实验，了解气体实验定律 科学探究：通过实验，认识气体等温变化的规律 通过实验，认识气体等温变化的规律 目录 CONTENTS 新教材•知本与思辨 新教材•拓展与应用 01 02 新教材•知本与思辨 01 1．等温变化 一定质量的气体，在温度不变的条件下，其压强随体积变化的过程叫作气体的等温变化。 知识点　探究气体等温变化的规律 2．探究气体等温变化的规律 (1)实验思路 按下图所示组装实验器材。 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(研究对象)封闭。 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。 (2)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。 (3)物理量的测量 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。 (4)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，如图甲所示。观察p­-V图像的特点看能否得出p、V的定量关系。 甲 乙 ③实验结论：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比。 1．判断题(正确的打“√”，错误的打“”) 在探究气体等温变化的规律的实验中： (1)实验前不需要在柱塞上涂抹润滑油。(　 ) (2)在实验过程中，改变气体体积时，要缓慢进行。(　 　) (3)在实验过程中，可以用手接触注射器的外壁。(　 ) (4)读数时视线要与柱塞底面平行。(　 　) 思辨 × √ × √ √ 2．思考题：在“探究气体等温变化的规律”的实验中，通过作出的p­-V图像，能否判定压强跟体积成反比？作什么图像，能判定压强跟体积成反比？ 思辨 新教材•拓展与应用 02 1．取等压面法 同种液体在同一深度向各个方向的压强相等。在连通器中，灵活选取等压面，利用同一液面压强相等求解气体压强。如图甲所示，同一液面C、D两处压强相等，故pA＝p0＋ph；如图乙所示，M、N两处压强相等，从左侧管看有pB＝pA＋ph2，从右侧管看有pB＝p0＋ph1。 类型一　封闭气体压强的计算 类型一　封闭气体压强的计算 2．受力平衡法 选与封闭气体接触的活塞、汽缸或液体为研究对象进行受力分析，由平衡条件列式求气体压强。 类型一　封闭气体压强的计算 例1 内壁光滑的导热汽缸如图所示，一质量m＝2 kg、表面积S＝40 cm2的活塞封闭一定质量的理想气体。开始时汽缸如图甲所示放置，之后将其竖直放置，如图乙所示，大气压强p0＝1×105 Pa。求：(g取10 N/kg) 　　 (1)如图甲所示放置时，汽缸内气体的压强。 (2)如图乙所示放置时，汽缸内气体的压强。 类型一　封闭气体压强的计算 【答案】 (1)1×105 Pa　(2)1.05×105 Pa 【解析】 (1)当汽缸如题图甲所示放置时，根据平衡状态可知，汽缸内气体的压强等于外界大气压强，有p1＝p0＝1×105 Pa。 (2)当汽缸如题图乙所示放置时，根据平衡状态可得 p2S＝p0S＋mg， 代入数据可得p2＝1.05×105 Pa。 活学活用 已知大气压强为p0，图中各装置均处于静止状态，液体密度均为ρ，重力加速度为g。下列说法正确的是(　 　) A．甲图中密闭气体的压强是p0＋ρgh B．乙图中密闭气体的压强是p0＋ρgh C．丙图中密闭气体的压强是p0－ρgh D．丁图中密闭气体的压强是p0＋ρgh1 甲 乙 丙 丁 D 活学活用 例2 小强同学用下图所示装置探究气体等温变化的规律。 (1)在实验过程中，注射器没有完全竖直，而是略微倾斜，则压力表读数______。 A．偏大　 　B．偏小　　 C．没有影响 (2)下列实验操作，正确的是______。 A．柱塞上应该涂滑润油以更好地密封气体 B．应快速推拉柱塞以避免气体与外界进行热交换 C．推拉柱塞时用手握住注射器以使装置更加稳定 类型二　探究气体等温变化的规律 C A 【解析】 (1)压力表测量的是注射器中气体的压强，同一个容器内气体压强处处相等，所以实验过程中注射器没有完全竖直对压强的测量没有影响，故C正确。 (2)柱塞上涂润滑油是为了避免漏气，即更好地密封气体，故A正确；推拉柱塞时要缓慢进行，让气体更好地与空气进行热交换，避免引起气体温度的变化，故B错误；用手握住注射器会改变注射器内气体的温度，故C错误。 类型二　探究气体等温变化的规律 活学活用 用DIS研究“在温度不变时，一定质量的气体压强 与体积的关系”的实验装置如图所示。 C 活学活用 本课点睛 课后请完成高效作业7 “探究气体等温变化的规律”实验注意事项 (1)实验前要在柱塞上涂抹润滑油。 (2)实验过程中，不要用手接触注射器的外壁。 (3)改变气体体积时，要缓慢进行。 (4)读数时视线要与柱塞底面平行。 感谢聆听，再见！ ②作p­图像：以压强p为纵坐标，以为横坐标，根据采集的数据计算的值，在坐标纸上描点绘图。若p­图像上的各点位于过原点的同一条直线上(如图乙所示)，则说明压强p跟成正比，即压强与体积成反比。若p­图像上的各点不在同一条直线上，我们再尝试其他关系。 (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。(　 　) 【答案】 不能，因为作出的p­V图像是曲线，不方便判定是否为双曲线。作p­图像，若图像是过原点的倾斜直线，则能判定压强跟体积成反比。 【解析】 甲图中密闭气体的压强是p0－ρgh，A错误；乙图中密闭气体的压强是p0－ρgh，B错误；丙图中密闭气体的压强是p0－ρgh sin 60°＝p0－ρgh，C错误；丁图中密闭气体的压强是p0＋ρgh1，D正确。 在实验过程中，连接注射器与压强传感器的软管内的 气体体积不可忽略。移动柱塞，多次记录注射器上的体积刻度V和压强传感器读数p，绘出的p­图像可能为______。 【解析】 由于连接注射器与压强传感器的软管内的气体体积不可忽略，当压强增加后，注射器内的气体体积减小，但软管体积未变，则注射器中有气体进入软管，相当于注射器漏气。当V减小时，增大，p随之增加的程度不是线性关系；当V越小时，压强越大，进入软管内的气体越多，压强增加的程度越小，斜率越小，故绘出的p­图像可能为C。 (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，偏离直线太远的点应舍弃。 $$