2.1.1 实验：探究气体等温变化的规律 课件-2024-2025学年高二下学期物理粤教版（2019）选择性必修第三册

2.1 第1课时 实验： 探究气体等温变化的规律 第二章　气体、液体和固体 小鱼吐出的泡泡，在上升过程中体积逐渐增大，到水面破裂。 在庆典活动中放飞的气球，会飞到我们看不见的地方。随着气球的升空，气球在膨胀…… 将压瘪的乒乓球放人热水中，兵乓球会自动复原 用打气筒给球或者轮胎打气时，随着活塞杆的下压，会感到越来越吃力 一定质量的气体，其压强、温度、体积三个量之间有怎样的关系？ ①让空气柱的体积变化不要太快 1.选定一个热力学系统： 实验 等温变化：一定质量的气体，在温度不变的条件下，其压强与体积变化时的关系。 注射器内一定质量的气体. ①柱塞上涂上润滑油（凡士林） ②不能用手触摸玻璃管，环境恒温。 2.实验要求： ⑴保证气体质量一定——不漏气。 ②注射器下端的有橡皮塞 ⑵保证温度不发生明显的变化。 探究气体等温变化的规律 研究方法：控制变量法 从实验中可以发现， 注射器内空气柱的体积越小，压强就越大， 其体积越大，压强就越小。 那么，一定质量的气体，在温度不变时，其压强的大小是否跟体积成反比关系呢? 为了探究一定质量的气体，在温度不变时，其压强的大小与体积的大小是否成反比关系，我们通过进一 步的实验记录多组数据，对其规律进行研究. 实验器材：带有刻度的注射器、压强传感器、数据采集器、计算机等. 用传感器探究气体等温变化的规律 数据处理 8 结论：一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强p跟体积V成反比 注意事项 1.保证气体质量不变：活塞涂润滑油防止漏气. 2.(1)保证气体温度不变：不能用手握住注射器，以防注射器从手上吸收热量，引起内部气体温度变化. (2)活塞移动速度不能太快. 3.干扰因素：注射器与压强传感器连接处有一定体积的气体. 例1.(多选)“探究气体等温变化的规律”的实验装置如图所示，下列说法正确的是（ ） A.实验过程中应保持被封闭气体的质量和温度不发生变化 B.实验中为找到体积与压强的关系，一定要测量空气柱 的横截面积 C.为了减小实验误差，可以在柱塞上涂润滑油，以减小摩擦 D.处理数据时采用p－图像，是因为p－图像比p－V图 像更直观 图4 解析：本实验采用的方法是控制变量法，所以要保持被封闭气体的质量和温度不变，A正确；由于注射器的横截面积不变，所以只需测出空气柱的长度即可，B错误；涂润滑油的主要目的是防止漏气，使被封闭气体的质量不发生变化，C错误； p与V成反比，p－图像是一条过原点的直线，而p－V图像是双曲线的一支，所以p－图像更直观，D正确. 答案：AD 例2.对一定质量的气体，在等温条件下得出体积V与压强p的数据如下表： V/m3 1.00 0.50 0.40 0.25 0.20 p/(×105 Pa) 1.45 3.10 3.95 5.98 7.70 (1)根据所给数据在坐标纸上(如图所示)画出p－图线. (2)由画出的图线可得结论是______________________________________ ____________________. 一定质量的气体，在温度不变的情况下， 压强与体积成反比 解析：由图可知p－图线过原点，即一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强p与体积的倒数成正比。 例3.如图甲，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把注射器活塞推至注射器中间某一位置，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重复上述步骤②，多次测量； ④根据记录的数据，作出V-­图线，如图乙所示。 (1)完成本实验的基本要求是________(填正确答案标号)。 A．在等温条件下操作 B．封闭气体的注射器密封良好 C．必须弄清所封闭气体的质量 D．气体的压强和体积必须用国际单位 AB (2)理论上由V-­图线分析可知，如果该图线__________________，就说明气体的体积跟压强的倒数成正比，即体积与压强成反比。 (3)若实验操作规范、正确，则图线不过原点的原因可能是________________ _______，图乙中V0代表______________________________。 为过坐标原点的直线 传感器与注射器间 有气体 传感器与注射器间气体的体积 1.(多选)关于“探究气体等温变化的规律”实验，下列说法正确的是 (　　) A.实验过程中应保持被封闭气体的质量和温度不发生变化 B.实验中为找到体积与压强的关系，一定要测量空气柱的横截面积 C.为了减小实验误差，可以在柱塞上涂润滑油，以减小摩擦 D.处理数据时采用p-图像，是因为p-图像比p-V图像更直观 课堂检测 解析：本实验探究采用的方法是控制变量法，所以要保持被封闭气体的质量和温度不变，A正确；由于注射器是圆柱形的，横截面积不变，所以只需测出空气柱的长度即可，B错误；涂润滑油的主要目的是防止漏气，使被封闭气体的质量不发生变化，不仅是为了减小摩擦，C错误；当p与V成反比时， p-图像是一条过原点的直线，而p-V图像是类似于双曲线的图线，所以p-图像更直观，D正确。 答案：AD 2.“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”实验中，实验装置如图。 (1)保持温度不变，封闭气体的压强p用______________测量，其体积V由______________读出。 压强传感器 注射器刻度 (2)小红按实验步骤开始实验，但最后得到p和V的乘积随着p的增大而逐渐增大。 ①由此可推断，她的实验结果可能为图________。 a ②图线弯曲的可能原因是在实验过程中________。 A．注射器中有异物 B．连接软管中存在气体 C．注射器内气体温度升高 D．注射器内气体温度降低 ③根据②的回答，可采取的改正措施是______________________________ ___________________________________________________。(写出一种即可) C (或压强传感器稳定后读数；缓慢推动针筒等合理即可) 手不要握住针筒 Lavf59.6.100 Sheet1 读数次数 2 3 4 5 6 读数次数 1 2 3 4 5 V/ml 10 8 6 12 14 V/ml 10 8 6 12 14 1/V 0.1 0.125 0.1666666667 0.0833333333 0.0714285714 p/kpa 101.1 124.8 159.4 84.9 72.8 p/kpa 101.1 124.8 159.4 84.9 72.8 p/kpa p/kpa 10 8 6 12 14 101.1 124.8 159.4 84.9 72.8 气体的体积 气体的压强 p/kpa p/kpa 0.1 0.125 0.16666666666666666 8.3333333333333329E-2 7.1428571428571425E-2 101.1 124.8 159.4 84.9 72.8 气体的体积的倒数 气体的压强 $$