第2章 2.第1课时 实验：探究气体等温变化的规律-【名师导航】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册同步讲义(人教版)

2．气体的等温变化

1．知道气体的等温变化。

2．在实验设计和数据处理过程中，体验科学探究过程，培养学生严谨的科学态度与实事求是的科学精神。

3．了解玻意耳定律，能用气体等温变化规律求解简单的实际问题。

第1课时　实验：探究气体等温变化的规律

类型一　实验原理与操作

【典例1】　如图所示，用气体压强传感器探究气体等温变化的规律，操作步骤如下：

①在注射器内用活塞封闭一定质量的气体，将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接起来；

②移动活塞至某一位置，记录此时注射器内封闭气体的体积V1和由计算机显示的气体压强值p1；

③重复步骤②，多次测量并记录；

④根据记录的数据，作出相应图像，分析得出结论。

(1)关于本实验的基本要求，下列说法正确的是________(填选项前的字母)。

A．移动活塞时应缓慢一些

B．封闭气体的注射器应密封良好

C．必须测出注射器内封闭气体的质量

D．气体的压强和体积必须用国际单位

(2)为了能最直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系，应作出________(选填“p-V”或“p-”)图像。对图线进行分析，如果在误差允许范围内该图线是一条________，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。

[解析]　(1)由于该实验是“用气体压强传感器探究气体等温变化的规律”，条件是对于一定质量的气体而言的，故实验中不能出现漏气的现象，移动活塞时，外界对气体做功或者气体对外做功，如果太快的话，气体的温度就可能会发生变化，故A、B正确；等温变化的规律为p1V1＝p2V2，所以不必测出气体的质量，只要看它是否满足这样的变化规律即可，故C错误；只要压强p两边的单位统一，体积V两边的单位统一，就可以得出等温变化的规律，故D错误。(2)如果作p-V图像，因为它们的乘积是不变的，故这个图像应该是一条曲线，不能直观地判断压强p与体积V的关系，直线更能形象直观地体现二者的关系，故应作出p-的图像，在误差允许的范围内，p-图线是一条过原点的倾斜直线。

[答案]　(1)AB　(2)p-　过原点的倾斜直线

[跟进训练]

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_________________________________________________________________________________________________________________________________________。