第2章 第2节 第1课时 实验探究气体等温变化的规律-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（人教版2024）

null物理选择性必修第三册课堂学案 第2节气体的等温变化 第1课时 实验：探究气体等温变化的规律 [学习目标]1.知道什么是等温变化，并通过实验探究其变化规律（科学探究）.2.会测量气体的压强与 体积，能作出气体的p-V图像、pV图像，并通过图像得出等温情况下p,V的关系（科学思维）. 课前·教材预案 教材梳理 上拉，读取空气柱的长度与压强的几组数据。 知识点一 实验目的 空气柱的长度！可以通过刻度尺读取，空气柱 的长度！与横截面积S的乘积就是它的体积 探究一定质量的气体，在温度不变的条件下，其 V.空气柱的压强p可以从与注射器内空气柱 与 变化时的关系。 相连的压力表读取， 知识点二 研究对象（系统) 知识点七数据分析 注射器内被封闭的 L.作p-V图像 知识点三 实验方法 以压强p为纵坐标，以体积V为横坐标，用采 采用控制变量法，控制气体 和 集的各组数据在坐标纸上描点，绘出等温曲 不变，研究气体压强与体积的关系， 线，如图所示.观察力-V图像的特点看能否得 知识点四实验原理 出p、V的定量关系 在保证密闭注射器中气体的 和 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. 知识点五 实验器材 带铁夹的铁架台、 、柱塞（与压力表密封 连接)、压力表、 刻度尺 知识点六 物理量的测量 2.作p图像 1.如图所示组装实验器材. 2.利用注射器选取一段空气 以压强p为纵坐标，以为横坐标，在坐标纸 柱为研究对象，注射器下 端的开口有橡胶套，它和 上描点，如果p图像中的各点位于过原点 柱塞一起把一段空气柱 封闭. 柱塞 的同一条直线上（如图），就说明压强p跟成 3.把柱塞缓慢地向下压或向 空气村 正比，即压强与体积成反比.如果不在同一条 橡胶套 直线上，我们再尝试其他关系。 ·28· 第二章气体，固体和液体 知识点八注意事项 1.改变气体体积时，要缓慢进行 2.实验过程中，不要用手接触注射器的外壁。 3.实验前要在柱塞上涂抹润滑油， 4.读数时视线要与柱塞底面平行. 5.作p图像时，应使尽可能多的点落在直线 3.实验结论：一定质量的某种气体，在温度不变 上，不在直线上的点应均匀分布于直线两侧， 的情况下，其压强与体积的倒数成正比， 偏离太大的点应舍弃 课堂·深度探究 探究点一 实验原理与操作 注射器内的空气柱相连，细管隐藏在柱塞内 【例题1】用如图所示装置探究气体等温变化的 部未在图中标明.从压力表中读取空气柱的 规律。 压强，从注射器旁的刻度尺中读取空气柱的 长度 】力表 压力表 柱 气柱 二橡胶赛 空气柞 (1)实验室有容积为5mL和20mL的两种注 橡胶套 射器供选择，为能用较小的力作用在活塞上 (1)为了保持封闭气体的质量不变，实验中采 使气体体积发生明显变化，选用容积为 取的主要措施是 的注射器更合适：实验中，为找到体积与 (2)实验过程中，下列说法正确的是 压强的关系， (选填“需要”或“不需 A.推拉活塞时，动作要快，以免气体进入或漏出 要”)测出空气柱的横截面积 B.推拉活塞时，手不可以握住注射器 (2)关于该实验下列说法正确的有 C.活塞移至某位置时，应迅速记录此时注射 A.柱塞上应该涂油 器内气柱的长度和压力表的压强值 B.应缓慢推拉柱塞 探究点二实验数据处理 C.用手握住注射器推拉柱塞 D.注射器必须固定在竖直平面内 【例题2】某实验小组用注射器和压强传感器探 思维导引：理解探究实验的原理，熟记操作 究一定质量的气体发生等温变化时遵循的规 步骤。 律，实验装置如图所示.用柱塞和注射器外简 【变式1】某实验小组用如图所示装置探究气体 封闭一定的气体，其压强可由左侧的压强传 做等温变化的规律.已知压力表通过细管与 感器测得. ·29· 物理选择性必修第三册课堂学案 压 思维导引：探究实验过程中保持两个不变， 传感器 柱 是气体质量不变，二是气体温度不变。 【变式2】在利用特制的注射器做“探究气体等温 变化的规律”实验中，某小组同学通过压力连 (1)关于该实验，下列说法正确的是 杆上拉或下压活塞得到了如下表四组实验数 A.该实验用控制变量法研究气体的变化规律 据.如图甲是压力表记录第2组数据时的状 B.实验时注射器必须水平放置 态.通过记录对应的四个封闭气柱的长度L C,注射器内部的横截面积没必要测量 (单位：cm)算出体积，已知封闭气柱的横截面 D.注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即 积S=2cm,且V=LS,若测第3组数据时， 可，可以不标注单位 读出空气柱的长度为2.0cm. (2)进行实验操作时，不能推拉柱塞过快，其 原因是 ⊥压力表 (3)该实验小组首先在甲实验室进行了实验， 下表为记录的实验数据，其中有一次记录的 柱塞 实验数据错误，记录错误的是 (填错 空气柱 误数据对应的实验序号). 物胶织 实验序号 1 3 5 (1)完善下表： 封闭气柱 12.0011.00 10.00 9.00 8.00 次数 1 2 3 4 长度L.(cm) 压强p(×105Pa) 0.8 1.6 1.9 封闭气柱压强 1.01 1.09 1.19 1.33 1.90 体积V(em) 8 6.4 (X10'Pa) 3.4 (4)该实验小组又利用同一装置对同一封闭 休积倒数立(cm) 0.1250.156 0.294 气体在另一温度稍高的乙实验室进行了实 (2)根据上表数据在图乙所示坐标系中作p 验，根据甲、乙实验室记录的数据用正确的方 法画出的p是图像如图所示，根据乙实验室 图像，由此可以得出的结论是： 记录数据画出的图像应为 (填图线 ↑p(×10Pa 代号). 2. 1.5 00.10.20.30.4 -/em ·30· 第二章气体，固体和液体 课末·随堂演练 L.(探究气体等温变化的规律)（多选）“探究气体 A.移动活塞时应缓慢一些 等温变化的规律”的实验装置如图所示，下列 B.封闭气体的注射器应密封良好 说法正确的是 ( 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 压力表 (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是”)）图像：对图线进行分析，如果在 柱宋 空气柱 误差允许范围内，该图线是一条 橡胶在 线，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. A.实验过程中应保持被封闭气体的质量和温 3.(创新实验)(1)如图所示， 度不发生变化 用一个带有刻度的注射器 B.实验中为找到体积与压强的关系，一定要测 及计算机辅助系统来探究 量空气柱的横截面积 气体压强与体积的关系，实验中所研究的对象 C.为了减小实验误差，可以在柱塞上涂润滑 是 ,应保持不变的物理 油，以减小摩擦 量 和 ,它的体积可从 D.处理数据时采用p图像，是因为p图 直接读出，它的压强由图中的 传感器 从计算机辅助系统得到： 像比p-V图像更直观 (2)某同学在做“气体的压强与体积的关系”实 2.(实验数据处理)如图所示，用气体压强传感器 验中，测得的实验数据在计算机屏幕上显示如 探究气体等温变化的规律，操作步骤如下： 下表所示，仔细观察“p·V”一栏中的数值，发 现越来越小，造成这一现象的可能原因是 注射器 传感器 数据采集器 计算机 p·V 序号 V(mL) b(×10Pa) ①在注射器内用活塞封闭一定质量的气体，将 (×10Pa·ml) 注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐 20.0 1.0010 20.020 一连接起来； 18.0 1.0952 19.714 ②移动活塞至某一位置，记录此时注射器内封 3 16.0 1.2313 19.701 闭气体的体积V:和由计算机显示的气体压强 14.0 1.4030 19.642 值p: 5 12.0 1.6351 19.621 ③重复步骤②，多次测量并记录： A.实验时注射器柱塞与筒壁间的摩擦力越来 ④根据记录的数据，作出相应图像，分析得出 越大 结论 B.实验时环境温度升高了 (1)关于本实验的基本要求，下列说法正确 C.实验时外界大气压强发生了变化 的是 D.实验时注射器内的气体向外发生了泄漏 ·31· 物理选择性必修第三册课堂学案 (3)某同学在一次实验中，计算机屏幕显示如 (4)实验过程中，下列哪些操作是错误的 图所示，其纵坐标表示封闭气体的压强，则横 坐标表示的物理量是封闭气体的 A.推拉柱塞时，动作要慢 B.推拉柱塞时，手不能握住注射器含有气体的 部分 C.压强传感器与注射器之间的软管脱落后应 迅速重新装上继续实验 A.热力学温度T B.摄氏温度t D.活塞与针筒之间要保持气密性 C.体积V D.体积的倒数 友情提示完成P1w课时作业（六） 第2课时气体的等温变化 [学习目标]1.学会计算静止、匀速运动或加速运动系统中封闭气体的压强（科学思维）.2.知道玻意耳 定律的内容，表达式及适用条件，能运用玻意耳定律对相关问题进行分析和计算（科学思维）.3.理解等 温变化的图像，并能利用图像分析实际问题（科学态度与责任） 课前·教材预案 I教材梳理I 为 ·一定质量的气体，不同温度下的 知识点玻意耳定律 等温线是不同的， L.内容 I自主检测 一定质量的某种气体，在 不变的情况 1.判断下列说法的正误. 下，压强p与体积V成 (1)一定质量的气体，在温度不变时，压强跟体 2.公式 积成反比 () V=C(C是常量)或 (2)公式pV=C中的C是常量，指当p、V变化 3.条件 时C的值不变 () 气体的 一定， 不变. (3)一定质量某种气体等温变化的p-V图像 4.气体等温变化的p-V图像 是通过原点的倾斜直线， () 气体的压强p随体积V的变 (4)p-V图像中，pV乘积越大（即离原点越 化关系如图所示，图线的形 远)说明气体的温度越高。 () 状为 它描述的是 2.一定质量的某种气体发生等温变化时，若体积 温度不变时的p-V关系，称 增大了n倍，则压强变为原来的 课堂，深度探究 探究点一 封闭气体压强的计算 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 【知识拓展】 面C、D两处压强相等，故pA=P十p;如图乙 1,取等压面法 所示，M、N两处压强相等，从左侧管看有pm 同种液体在同一深度向各个方向的压强相等， pA十p,从右侧管看，有pB=p。十p1. ·32.