2.4.1 实验：探究气体等温变化的规律 课件-2025-2026学年高二下学期物理教科版选择性必修第三册

第二章 固体、液体和气体 第4节 第1课时 实验：探究气体等温变化的规律 小鱼吐出的泡泡，在上升过程中体积逐渐增大，到水面破裂 气泡在上升过程中体积为何会逐渐增大呢？ 结合生活经验，对于一定质量的气体，能否出现只有一个状态参量发生变化而其他的状态参量不发生变化的情况？ 对于一定质量的气体，压强、温度、体积三个状态参量中只有一个参量变而其他参量不变是不可能的，起码其中的两个参量变或三个参量都发生变化。 讨论：一定质量的气体，它的状态参量：温度T、体积V、压强P之间有什么关系呢？ 探究气体等温变化的规律 1. 气体的等温变化 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。我们把这种变化叫作气体的等温变化。 2. 实验：探究气体等温变化的规律 【实验目的】 探究在温度不变的情况下，一定质量的某种气体其压强随体积变化的定量规律。 【实验原理】 选取一段空气柱作为研究对象，在保证温度、质量一定的条件下，改变并且测量空气柱的体积V，同时测量在不同体积下的压强p，建立p-坐标系，将实验数据在坐标系中描点，得到p-图像，进而得出一定质量的气体在温度不变的情况下，p、V之间遵从的规律。 压强计 管塞 体积标尺 活塞 固定架 定容机构 接头 【实验装置】 实验中的研究对象是什么？ 一定质量的气体       m不变 T不变  如何控制气体的质量m、温度T保持不变？ 这段空气柱就是研究对象，实验过程中它的质量不会变化；实验过程中如果空气柱体积的变化不太快，它的温度大致等于环境温度，不会有明显变化。 另外，实验过程中不能用手触摸玻璃管；稳定后再读数。 封闭、缓慢移动活塞 【数据分析】 p-V图像类似于是双曲线的一支 次数 1 2 3 4 5 压强 （×105Pa） 3.0 2.5 2.0  1.5 1.0 体积(L) 1.3  1.6  2.0  2.7  4.0 温度不变时压强与体积的关系 1/V 1 2 3 0 0.2 0.4 0.6 0.8 数据处理 p-1/V图像是一条过原点的直线 【实验结论】 一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V 成反比，其表达式为： 用传感器探究气体等温变化的规律 如图所示，用注射器密闭一定质量的气体并接入压强传感器，压强传感器通过数据采集器与计算机相连，由此计算机获得了气体的压强数值。从注射器壁上的刻度可直接读出气体的体积。启动相应程序，缓慢改变注射器内气体的体积，并将其输入程序中，即可得到所需的图线。 1．某同学用如图所示装置探究气体等温变化的规律。关于该实验的操作，下列说法正确的是（　　） A．柱塞上涂油的目的是为了减小摩擦，便于推拉柱塞 B．柱塞与注射器之间的摩擦不影响压强的测量 C．为了方便推拉柱塞，应用手握紧注射器再推拉柱塞 D．实验中，为找到体积与压强的关系，需要测量柱塞的横截面积 B 2.某同学用如图所示装置探究气体等温变化的规律。关于该实验的操作，下列说法正确的是（ ） A.每次推拉活塞改变气体体积后，要迅速记录压强以 防读数变化 B.柱塞与注射器之间的摩擦会影响压强的测量 C.为了方便推拉柱塞，应用手握紧注射器再推拉柱塞 D.实验中，探究体积与压强的关系时，不需要测量柱塞 的横截面积 D 3.某同学用如图所示装置探究气体做等温变化的规律。 (1)在实验中，下列哪些操作不是必需的　　。  A.用橡胶套密封注射器的下端 B.用游标卡尺测量柱塞的直径 C.读取压强计上显示的压强值 D.读取刻度尺上显示的空气柱长度 B (2)实验装置用铁架台固定，而不是用手握住玻璃管(或注射器)，并且在实验中要缓慢推动活塞，这些要求的目的是________________________________________。 保证气体状态变化过程中温度尽可能保持不变 (3)下列图像中，最能直观反映气体做等温变化的规律的是　　。  C $