第14章 实验21 探究等温情况下一定质量气体压强与体积关系-【名师大课堂】2025年高考物理艺术生总复习必备（word教师用书）

实验二十一　探究等温情况下一定质量气体压强与体积关系 一、实验原理 1．描述气体状态的压强、温度、体积三个物理量称为气体状态参量，当其中某个参量发生变化时，通常会引起另外两个参量的变化．要研究这三个参量的变化规律，可以运用控制变量的方法，分别研究两个参 量之间的关系． 2．本实验就是研究在温度不变时，气体的压强与体积之间的关系．传统探究气体温度不变时压强与体积关系的实验装置如图所示，压强可通过压强计读出． 二、实验器材 注射器、DIS(压强传感器、数据采集器、计算机等). 三、实验步骤 1．将压强传感器接入数据采集器，点击教材专用软件主界面上的实验条目“气体压强与体积的关系”，打开该软件． 2．点击“开始记录”，观察压强传感器实时测得的大气压强值． 3．把注射器活塞置于初始位置(本次实验为11 mL处)，并将注射器与压强传感器前端软管紧密连接，确保其气密性． 4．在软件窗口下方的表格中输入活塞初始位置对应的气体体积值．点击“记录数据”，记录下此刻的压强值． 5．连续改变注射器活塞的位置使气体体积发生变化，将变化后的体积值输入到表格中，同时记录该体积对应的压强值，获得多组数据．点击“数据计算”对表格中数据进行计算． 6．点击“p­V绘图”，根据已有数据点绘出“压强­体积”关系图线． 7．点击“p­绘图”绘出“压强—体积倒数”的关系图线． 四、注意事项 1．本实验应用物理实验中常用的控制变量法，探究在气体质量和温度不变的情况下(即等温过程)，气体的压强和体积的关系． 2．为保持等温变化，实验过程中不要用手握住注射器有气体的部位．同时，改变体积过程应缓慢，以免影响密闭气体的温度．为保证气体密闭，应在活塞与注射器壁间涂上润滑油，注射器内外气体的压强差不宜过大． 3．实验中所用的压强传感器精度较高，而气体体积是直接在注射器上读出的，其误差会直接影响实验结果． 4．在等温过程中，气体的压强和体积的关系在p­V图像中呈现为双曲线．处理实验数据时，要通过变换，即画p­图像，把双曲线变为直线，说明p和V成反比，这是科学研究中常用的数据处理的方法，因为一次函数反映的物理规律较直观，容易得出对实验研究有用的参数． 　 　用DIS研究一定质量的气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图甲所示，实验步骤如下： ①把注射器活塞移到注射器中间位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接； ②移动活塞，记录注射器的刻度值V，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p； ③用V­图像处理实验数据，得出如图乙所示的图线． (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__在注射器活塞上涂润滑油__． (2)为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是__移动活塞要缓慢__和__不能用手握住注射器封闭气体部分__． (3)如果实验操作规范正确，但图乙所示的V­图线不过原点，则V0代表__注射器与压强传感器连接部位的气体体积__． 学科网（北京）股份有限公司 $$