第1节 第1课时 实验：探究气体等温变化规律-【金版新学案】2024-2025学年高中物理选择性必修3同步课堂高效讲义教师用书（粤教版2019）

第一节　气体实验定律( Ⅰ )

第1课时　实验：探究气体等温变化规律

【素养目标】　1.知道等温变化的概念，能通过实验得出玻意耳定律并掌握其内容及公式。　2.运用控制变量法进行实验探究，会用图像分析处理实验数据。

1．实验目的

采用控制变量法探究一定质量的气体，在温度不变时，其压强与体积之间的变化关系。

2．实验方案

方案一

(1)如图甲所示，用注射器的柱塞和下端的橡皮塞把一段空气柱封闭在注射器玻璃管中，这段空气柱就是我们研究的对象。

(2)把柱塞缓慢地向下压或向上提，读取空气柱的长度与压强的几组数据。空气柱的压强可以从注射器上方的气压计指针读出，空气柱的长度可以从注射器玻璃管侧的刻度尺读出，空气柱的长度l与横截面积S的乘积就是它的体积V。

(3)观察空气柱体积与压强的变化情况。

方案二

(1)如图乙所示，通过改变注射器内气体的体积，可以获得对应气体压强值并记录数据。压强可以由压强传感器和数据采集器获取，体积可由注射器刻度直接读取。

(2)启用系统“绘图”功能，利用计算机得到压强与体积的关系图线。

3．数据分析

(1)作p­V图线

以压强p为纵坐标，以体积V为横坐标，用采集的各组数据绘出等温曲线，如图丙所示。观察p­V图线的特点看能否得出p、V的定量关系。

(2)作p­图线

以压强p为纵坐标，以体积的倒数为横坐标绘出等温曲线，如果p­图线中的各点位于过原点的同一条直线上(如图丁所示)，就说明压强p跟成正比，即压强与体积成反比，如果各点不在一条直线上，再尝试其他关系。

学生用书↓第18页

(3)实验结论：一定质量的气体，在温度不变的情况下，其压强与体积成反比，即p∝。

4．注意事项

(1)改变气体体积时，要缓慢进行，防止气体温度发生变化。

(2)实验过程中，不要用手接触注射器外壁，防止气体温度发生变化。

(3)实验前要在柱塞上涂抹润滑油，防止漏气，导致研究对象的质量发生变化。

(4)读数时视线要与柱塞底面平行。

(5)作p­图线时，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掉。

一　教材原型实验

某小组探究气体在等温变化时压强随体积变化的规律。实验方案如下：在带刻度的注射器内密封一段掺入酒精蒸气的空气，然后将注射器与气体压强传感器连接管相连接。气体压强p由传感器测量，气体体积V等于注射器读数与连接管的容积(1 cm3)之和。

(1)实验时手不要握注射器筒，且应缓慢推动注射器活塞，其目的是__________________________________。

(2)下表是小组采集的一组数据，请在图中描出数据点，并画出p­图线。

(3)由p­图线可知，前8个数据点的分布情况说明：在等温变化时，气体的压强与体积__________________；第9个数据点显著偏离上述规律，小组猜想是因为气体的质量减小了，下列选项支持该猜想的是________。

A．部分酒精蒸气进入气体压强传感器连接管

B．在测量第9个数据点时发现注射器筒壁出现模糊，部分酒精蒸气液化