第15章 实验20 探究气体等温变化的规律(Word学案)-【高考快车道】2026年高考物理大一轮总复习

该高中物理高考复习学案系统梳理了气体等温变化规律实验专题，将实验器材、步骤操作、数据处理、误差分析等基础内容与教材原型实验、创新拓展实验考点串联，形成从基础到综合的知识网络。通过填空式实验步骤、问题链设计，引导学生自主构建实验原理与规律的内在联系，体现考点梳理的系统性和层次性。 亮点在于自主学习支持与科学素养培养，开篇设置实验器材填空、数据记录表格等诊断任务，学生可通过“尝试解答”典例题自主定位薄弱环节。创新拓展实验（如用玻意耳定律测石子体积）设计，培养科学探究与科学思维素养。每个模块配有p-1/V图像绘制和误差改进分析，帮助学生个性化提升，教师可依学情精准指导，支持因材施教。

实验二十　探究气体等温变化的规律 一、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。 二、实验步骤与操作 1.如图甲所示，组装实验器材。 2.注射器两端有柱塞和橡胶套，管内密封一段　　　　柱，这段空气柱就是我们的研究对象。在实验过程中，我们可以近似认为空气柱的质量和　　　　不变。 3.用手把柱塞向下压，选取几个位置，同时读出刻度尺读数与　　　　读数，记录数据。 4.用手把柱塞向上拉，选取几个位置，同时读出　　　　读数与压力表读数，记录数据，计算出气体体积，也可以直接用刻度尺读数作为空气柱体积。 5.以压强p为纵坐标，以体积的倒数为横坐标，把以上各组数据在坐标系中描点，观察图像，进一步确定p与的关系。 三、数据记录与处理 1.设计表格记录数据 空气柱高度d/cm 空气柱体积V/mL 压强p/（105 Pa） /mL－1 2.根据数据 绘制p-图像（如图乙所示）。 3.实验结论 在　　　　不变的条件下，一定质量的理想气体，气体压强与体积成　　　　。 四、误差分析 1.漏气造成空气柱质量变化。 改进措施：给注射器柱塞涂润滑油，使橡胶套尽量密封，压强不要　　　　。 2.空气柱温度不恒定造成误差。 改进措施：尽量在恒温环境操作，移动柱塞尽量　　　　。 3.空气柱体积和气压测量不准确。 改进措施：采用较细的注射器和准确度高的压力表。 五、注意事项 1.适用条件是温度保持不变，所以操作要缓慢，才能保证　　　　不变。 2.要等到示数稳定之后，再去读数。 3.研究对象为一定质量的气体，要防止　　　　　　。 考点一　教材原型实验 （1）“探究气体等温变化的规律”的实验装置如图甲所示，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.在柱塞上涂润滑油，可以减小摩擦，从而减小气体压强测量的误差 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 　 （2）如图乙所示是甲、乙两同学在实验中得到的p-图像，若两人实验时均操作无误且选取的坐标标度相同，所用气体种类、质量及装置均相同，则两图线斜率不同的原因可能是　　　　　　　　　　。 尝试解答 某实验小组用如图甲所示的实验装置来探究一定质量的气体发生等温变化时遵循的规律。 （1）关于该实验，下列说法正确的是　　　　。 A.实验前应将注射器内的空气完全排出 B.空气柱体积变化应尽可能快些 C.空气柱的压强随体积的减小而减小 D.作出p-图像可以直观反映出p与V的关系 （2）为了探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，他们进行了两次实验，得到的p-V图像如图乙所示，由图可知两次实验气体的温度大小关系为T1　　　　 （选填“＜”“＝”或“＞”）T2。 尝试解答 考点二　创新拓展实验 （2024·上海高考2题） 验证气体体积随温度变化关系的实验装置如图所示，用支架将封有一定质量气体的注射器和温度传感器固定在盛有热水的烧杯中。实验过程中，随着水温的缓慢下降，记录多组气体温度和体积的数据。 （1）不考虑漏气因素，符合理论预期的图线是　　　　。 （2）下列有助于减小实验误差的操作是　　　　。 A.实验前测量并记录环境温度 B.实验前测量并记录大气压强 C.待温度读数完全稳定后才记录数据 D.测量过程中保持水面高于活塞下端 尝试解答 创新分析 1.实验目的创新：验证气体在等压条件下体积随温度变化关系。 2.实验器材创新：利用温度传感器测量气体的温度。 3.数据处理创新：对V-T图像和V-t图像进行对比分析判断。 某同学通过图甲所示的实验装置，利用玻意耳定律来测定一颗形状不规则的石子的体积。 实验步骤： ①将石子装进注射器，插入活塞，再将注射器通过软管与传感器A连接； ②移动活塞，通过活塞所在的刻度读取了多组气体体积V，同时记录对应的传感器数据； ③建立直角坐标系。 （1）在实验操作中，下列说法正确的是　　　　　　　； A.图甲中，传感器A为压强传感器 B.在步骤①中，将注射器与传感器A连接前，应把注射器活塞移至注射器最右端位置 C.操作中，不可用手握住注射器封闭气体部分，是为了保持封闭气体的温度不变 D.若实验过程中不慎将活塞拔出注射器，应立即将活塞插入注射器继续实验 （2）为了在坐标系中获得直线图像，若取y轴为V，则x轴为　　　　（选填“”或“p”）； （3）选择合适的坐标后，该同学通过描点作图，得到的图像如图乙所示，若不考虑传感器和注射器连接处的软管容积带来的误差，则石子的体积为　　　　；若考虑该误差影响，测得软管容积为V0，则石子的体积为　　　　。 尝试解答 创新分析 1.实验目的创新：测定一颗形状不规则的石子的体积。 2.测量方法创新：间接测量法。 3.数据处理创新：利用V-图线的斜率和截距的物理意义间接求解石子的体积。 提示：完成课后作业　第十五章　实验二十 实验二十　探究气体等温变化的规律 【立足“四层”·夯基础】 一、注射器　橡胶套 二、2.空气　温度　3.压力表　4.刻度尺 三、3.温度　反比 四、1.太大　2.缓慢 五、1.温度　3.漏气 【着眼“四翼”·探考点】 考点一 【典例1】 （1）AD　（2）设定的温度不同 解析：（1）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，而不是为了减小摩擦，C错误；一定质量的气体等温变化时，压强p与体积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-图像比p-V图像更直观，D正确。 （2）在题图乙中作平行于纵轴的辅助线，可知甲、乙两同学所用气体的体积相同时，甲所用气体的压强较大；根据生活经验可知，当某种气体的质量和体积一定时，温度越高，压强越大，所以两图线斜率不同的原因可能是实验设定的温度不同，甲同学所用气体的温度较高。 【典例2】 （1）D　（2）＞ 解析：（1）实验是以注射器内的空气为研究对象，所以实验前注射器内的空气不能完全排出，故A错误；空气柱的体积变化不能太快，要缓慢移动柱塞保证气体温度不变，故B错误；气体发生等温变化，空气柱的压强随体积的减小而增大，故C错误；p-图像中等温线是一条倾斜的直线，作出p-图像可以直观反映出p与V的关系，故D正确。 （2）在p-V图像中，离坐标原点越远的等温线温度越高，故T1＞T2。 考点二 【典例3】 （1）A　（2）C 解析：（1）实验过程中压强不变，根据＝＝C 可得V＝T＝ 可知，在压强不变的情况下，气体体积与热力学温度成正比，与摄氏温度成一次函数关系，故A正确，B、C、D错误。 （2）环境温度不影响实验数据，实验前测量并记录环境温度并不能减小实验误差，故A错误；本实验压强不变，实验前测量并记录大气压强不能减小实验误差，故B错误；待温度读数完全稳定后才记录数据，稳定后的数据更加接近真实数据，故能减小误差，故C正确；测量过程中保持水面高于活塞下端不能减小误差，故D错误。 【典例4】 （1）AC　（2）　（3）b　b＋V0 解析：（1）该气体发生等温变化，从注射器的刻度上读出体积，因此传感器A为压强传感器，A正确；在步骤①中，将注射器与传感器A连接前，应使注射器封住一定质量的气体，因此不必将活塞移至注射器最右端，B错误；操作中，不可用手握住注射器封闭气体部分，是为了保持封闭气体的温度不变，C正确；若实验过程中不慎将活塞拔出注射器，气体的质量发生变化，因此以上数据全部作废，应重新做实验，D错误。 （2）作出图像为一条直线，根据玻意耳定律pV＝C可知，x轴应为。 （3）设石子体积为V1，对一定质量的气体，根据玻意耳定律可得p（V－V1）＝C，整理得V＝＋V1，因此可得V1＝b；若软管的容积不能忽略，设软管容积为V0，则根据玻意耳定律可得p（V＋V0－V1）＝C，整理得V＝＋V1－V0，可知V1－V0＝b，故V1＝b＋V0。 4 / 4 学科网（北京）股份有限公司 $