74第十四章 实验18　探究气体等温变化的规律-【优化指导】2026年物理一轮复习高中总复习·第1轮（云南专版）

高考总复习 物理 第十四章　热学 实验　探究气体等温变化的规律 一、实验器材 　带铁夹的铁架台、注射器、柱塞(与压力表密封连接)、压力表、橡胶套、刻度尺。 必备知识 自主落实 二、实验操作 必备知识 自主落实 1．安装：如图所示组装实验器材。 2．读数：将柱塞缓慢向下压(或向上拉)到某一位置，读出刻度尺读数与压强，记录数据。 3．重复步骤2多次。 4．实验完毕整理好实验器材。 必备知识 自主落实 必备知识 自主落实 必备知识 自主落实 关键能力 强化提升 【典例1】 现用“验证玻意耳定律实验”的仪器来测量大气压强p。注射器针筒已被固定在竖直方向上，针筒上所标刻度是注射器的容积，最大刻度Vm＝10 mL。注射器柱塞已装上钩码框架，如图所示。此外，还有一架托盘天平、若干钩码、一把米尺、一个针孔橡皮帽和少许润滑油。 关键能力 强化提升 (1)下面是实验步骤，试填写所缺的②和⑤。 ①用米尺测出注射器针筒上全部刻度的长度L。 ②__________________________________。 ③把适量的润滑油抹在注射器的柱塞上，将活塞插入外筒中，上下拉动柱塞，使柱塞与针筒的间隙内均匀地涂上润滑油。 关键能力 强化提升 关键能力 强化提升 关键能力 强化提升 关键能力 强化提升 关键能力 强化提升 考点二 实验的拓展与创新(科学探究、科学思维) 关键能力 强化提升 关键能力 强化提升 【典例2】 (2023·山东卷)利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固定一个托盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强p和体积V(等于注射器示数V0与塑料管容积ΔV之和)，逐次增加砝码质量，采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示。 关键能力 强化提升 关键能力 强化提升 关键能力 强化提升 (3)某组同学进行实验时，一名同学在记录数据时漏掉了V0，则在计算pV乘积时，他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随p的增大而________________(填“增大”或“减小”)。 答案：(1)B　(2)204×103　(3)增大 关键能力 强化提升 关键能力 强化提升 关键能力 强化提升 1. (2023·江苏卷)在“探究气体等温变化的规律”的实验中，实验装置如图所示。利用注射器选取一段空气柱为研究对象。下列改变空气柱体积的操作正确的是(　　) A．把柱塞快速地向下压 B．把柱塞缓慢地向上拉 C.在橡胶套处接另一注射器，快速推动该注射器柱塞 D．在橡胶套处接另一注射器，缓慢推动该注射器柱塞 B 2．如图1所示，用一个带有刻度的注射器及DIS来探究一定质量气体的压强与体积的关系。 (1)所研究的对象是____________________；它的体积可用____________直接读出。 (2)实验过程中，下列操作中错误的是______。 A.推拉柱塞时，动作要慢 B．推拉柱塞时，手不能握住注射器筒有气体的部位 C．压强传感器与注射器之间的软管脱落后，应立即重新接上，继续实验并记录数据 D．柱塞与针筒之间要保持润滑且不漏气 解析：(1)根据题意可知，本实验探究一定质量气体的压强与体积的关系，则研究对象为注射器内封闭的气体，气体的体积可以通过注射器刻度直接读出。 (2)实验过程中，推拉柱塞时，动作要慢，避免因推拉柱塞过快，封闭气体温度升高，A正确；推拉柱塞时，手不能握住注射器筒有气体的部位，如用手握住注射器筒有气体的部位会使气体温度升高，B正确；压强传感器与注射器之间的软管脱落后，气体的质量发生了变化，如立即重新接上，继续实验，将出现较大误差，C错误；为了防止摩擦生热及气体质量变化，柱塞与针筒之间要保持润滑且不漏气，D正确。 谢谢观看！ 在该实验中，我们可以直接用刻度尺读数作为空气柱体积，而无需测量空气柱的横截面积。 三、数据处理与结论 1．用p－V图像分析。用采集的各组数据在坐标纸上描点，绘制曲线。若绘制的p－V图像类似于双曲线，那么可以猜想，空气柱的压强是否跟体积成反比。 2．用p－图像分析。把采集的各组数据在坐标纸上描点，若绘制的p－图像是过原点的直线，说明压强跟体积的倒数成正比，即压强与体积成反比。 考点一 教材原型实验(物理观念、科学探究) 1.质量不变：实验前将橡皮套戴牢固，在柱塞上涂好润滑油避免漏气，以保证气体的质量不变。 2．温度不变：缓慢改变气体体积，并防止手接触注射器，等稳定后再读出气体压强，以保证气体的温度不变。 ④将柱塞插到适当的位置。 ⑤__________________________________。 ⑥在钩码框架两侧挂上钩码，记下挂上的钩码的质量m1。在达到平衡后，记下注射器中空气柱的体积V1。在这个过程中不要用手接触注射器以保证空气柱温度不变。 ⑦增加钩码的个数，使钩码的质量增大为m2，达到平衡后，记下空气柱的体积V2。 (2)计算大气压强p的公式是__________________________。(用已给的和测得的物理量表示，重力加速度为g) 答案：(1)②称出柱塞和钩码框架的总质量M ⑤将注射器针筒上的小孔用橡皮帽堵住 (2)p＝(－M) 解析：(2)柱塞的横截面积为：S＝　① 由力学平衡条件得：p1＝p＋g　② p2＝p＋g　③ 由玻意耳定律得：p1V1＝p2V2　④ 联立解得大气压强p＝(－M) 实验器材的创新 应用传感器采集实验数据，结合计算机完成数据的处理分析，方便得出实验规律 实验目的的创新 由探究气体压强和体积的关系迁移为测量不规则小物体的体积 实验目的的创新 由探究气体压强和体积的关系迁移为测量不规则小物体的体积 回答以下问题： (1)在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体________。 A．p与V成正比　　　　B．p与成正比 (2)若气体被压缩到V＝10.0 mL，由图乙可读出封闭气体压强为______Pa(保留3位有效数字)。 解析：(1)在实验误差允许范围内，题图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体，p与成正比，B正确。 (2)若气体被压缩到V＝10.0 mL，则有 ＝ mL－1＝100×10－3 mL－1 由题图乙可读出封闭气体压强为p＝204×103 Pa。 (3)某组同学进行实验时，一名同学在记录数据时漏掉了ΔV，则在计算pV乘积时，根据 p(V0＋ΔV)－pV0＝pΔV 可知他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随p的增大而增大。 解析：因为该实验是要探究气体等温变化的规律，一般实验中要缓慢推动或拉动活塞，目的是尽可能保证封闭气体在状态变化过程中的温度不变，为了方便读取封闭气体的体积不需要在橡胶套处接另一注射器，B正确。 (3)在验证玻意耳定律的实验中，如果用实验所得数据在图2所示的p－图像中标出，可得图2中的______线。如果实验中，使一定质量气体的体积减小的同时，温度逐渐升高，则根据实验数据可描出图2中的______线。(均填“甲”“乙”或“丙”) 答案：(1)注射器中封闭的气体　注射器的刻度　(2)C　(3)乙　甲 (3)在验证玻意耳定律的实验中，根据理想气体状态方程有＝C，可得p＝CT·，则p与成正比，故图像为题图2中的乙线。如果实验中，使一定质量气体的体积减小的同时，温度逐渐升高，由上述分析可知，p与的图像的斜率将变大，故图像为题图2中的甲线。 $$