第1节 第1课时 实验：探究气体等温变化规律-【金版新学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册同步课堂高效讲义配套课件（粤教版）

该高中物理课件聚焦“探究气体等温变化规律”，通过控制变量法设计传统气压计与数字化传感器两种实验方案，衔接气体状态参量知识，为玻意耳定律学习搭建实验探究支架。 其亮点是以科学探究为主线，结合p-1/V图像分析验证反比关系培养科学思维，通过防漏气、控温等注意事项渗透科学态度。实例丰富（原型与创新实验），助力学生深化物理观念，教师可直接用于实验教学与测评，提升效率。

第1课时　实验：探究气体等温变化规律 　　　　 第二章 第一节　气体实验定律( Ⅰ ) 1.知道等温变化的概念，能通过实验得出玻意耳定律并掌握其内容及公式。　 2.运用控制变量法进行实验探究，会用图像分析处理实验数据。 素养目标 探究过程 梳理要点 1 合作交流 应用拓展 2 课时测评 3 内容索引 2 3 4 5 6 1 探究过程 梳理要点 返回 1．实验目的 采用控制变量法探究一定质量的气体，在温度不变时，其压强与体积之间的变化关系。 2．实验方案 方案一 (1)如图甲所示，用注射器的柱塞和下端的橡皮 塞把一段空气柱封闭在注射器玻璃管中，这段 空气柱就是我们研究的对象。 (2)把柱塞缓慢地向下压或向上提，读取空气柱的长度与压强的几组数据。空气柱的压强可以从注射器上方的气压计指针读出，空气柱的长度可以从注射器玻璃管侧的刻度尺读出，空气柱的长度l与横截面积S的乘积就是它的体积V。 (3)观察空气柱体积与压强的变化情况。 方案二 (1)如图乙所示，通过改变注射器内气体的体积，可以获得对应气体压强值并记录数据。压强可以由压强传感器和数据采集器获取，体积可由注射器刻度直接读取。 (2)启用系统“绘图”功能，利用计算机得到压强与体积的关系图线。 3．数据分析 (1)作p­V图线 以压强p为纵坐标，以体积V为横坐标，用采集的各组数据绘出等温曲线，如图丙所示。观察p­V图线的特点看能否得出p、V的定量关系。 4．注意事项 (1)改变气体体积时，要缓慢进行，防止气体温度发生变化。 (2)实验过程中，不要用手接触注射器外壁，防止气体温度发生变化。 (3)实验前要在柱塞上涂抹润滑油，防止漏气，导致研究对象的质量发生 变化。 (4)读数时视线要与柱塞底面平行。 (5)作p-­ 图线时，应使尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点应均匀分布于直线两侧，偏离太大的点应舍弃掉。 返回 合作交流 应用拓展 返回 一　教材原型实验 某小组探究气体在等温变化时压强随体积变化的规律。实验方案如下：在带刻度的注射器内密封一段掺入酒精蒸气的空气，然后将注射器与气体压强传感器连接管相连接。气体压强p由传感器测量，气体体积V等于注射器读数与连接管的容积(1 cm3)之和。 (1)实验时手不要握注射器筒，且应缓慢推动注射器活塞，其目的是__________________________________。 例1 目的是减小热传递和做功对气体温度的影响。 减小热传递和做功对气体温度的影响 (2)下表是小组采集的一组数据，请在图中描出数据点，并画出p ­ 图线。 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 p/kPa 99.0 110.0 120.9 135.4 154.7 181.2 223.3 291.1 330.0 V/cm3 21.0 19.0 17.0 15.0 13.0 11.0 9.0 7.0 5.0 /cm－3 0.048 0.053 0.059 0.067 0.077 0.091 0.111 0.143 0.200 答案： 描点画线如图所示 (3)由p­ 图线可知，前8个数据点的分布情况说明：在等温变化时，气体的压强与体积__________________；第9个数据点显著偏离上述规律，小组猜想是因为气体的质量减小了，下列选项支持该猜想的是________。 A．部分酒精蒸气进入气体压强传感器连接管 B．在测量第9个数据点时发现注射器筒壁出现模糊，部分酒精蒸气液化 成反比 B 由p ­图线可知，前8个数据点的分布情况说明：在等温变化时，气体的压强与体积成反比；第9个数据点显著偏离上述规律，可能是在测量第9个数据点时部分酒精蒸气遇冷液化使注射器筒壁出现模糊，故选B。 例2 某同学用如图所示装置探究气体等温变化的规律。 (1)在实验中，下列操作不需要的是______。 A．用橡皮塞密封注射器的下端 B．用游标卡尺测量柱塞的直径 C．读取气压计上显示的气压值 D．读取刻度尺上显示的空气柱长度 为了保证气密性，应用橡皮塞密封注射器的下端，A需要；由于注射器的直径均匀且恒定，根据V＝LS可知体积和空气柱长度成正比，所以只需读取刻度尺上显示的空气柱长度，无需测量直径，B不需要，D需要；为了得知气压的变化情况，需要读取气压计上显示的气压值，C需要。 √ 手的温度会影响气体的温度，且实验过程中气体压缩太快，温度升高后热量不能快速释放，气体温度会升高，所以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。 (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____________________________ _________________。 尽可能保持不变　 保证气体状态变化过程中温度 (3)下列图像中，最能直观反映气体做等温变化的是________。 √ 例3 二　拓展创新实验 (1)如图甲所示，用一个带有刻度的注射器及计算机辅助系统来探究气体压强与体积的关系，实验中所研究的对象是_____________________，应保持不变的物理量是________和________，它的体积可从__________直接读出，它的压强由图中的________传感器等计算机辅助系统得到。 该实验的研究对象是封闭在注射器内的气体，实验的条件是温度不变、气体质量一定，研究压强和体积的关系，体积可从注射器刻度直接读出，压强可由压强传感器等计算机辅助系统得到。 封闭在注射器内的气体 温度 气体质量　 注射器刻度 压强 (2)某同学在做“探究气体的压强与体积的关系”的实验中，测得的实验数据在计算机屏幕上显示如下表所示，仔细观察“pV”一栏中的数值，发现越来越小，造成这一现象的可能原因是__________。 A．实验时外界大气压强发生了变化 B．实验时注射器内的气体向外发生了泄漏 序号 V(mL) p(×105 Pa) pV(×105 Pa·mL) 1 20.0 1.001 0 20.020 2 18.0 1.095 2 19.714 3 16.0 1.231 3 19.701 4 14.0 1.403 0 19.642 5 12.0 1.635 1 19.621 √ 封闭气体的压强与外界大气的压强无关，故A错误；实验时若注射器内的气体向外发生了泄漏，气体越来越少，导致pV乘积减小，故B正确。 (3)某同学在一次实验中，计算机屏幕显示如图乙所示，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．温度T B．体积V 在等温变化中压强与气体体积的倒数成正比，则横坐标表示的物理量是封闭气体体积的倒数 ，故选C。 √ 本实验条件之一是温度不变，推拉活塞时，动作要慢，且手不能握住注射器含有气体的部分，故A、B正确；研究的是一定质量的气体，压强传感器与注射器之间的软管脱落后，气体质量发生变化，应重新进行实验，故C错误；研究的是一定质量的气体，因此活塞与针筒之间要保持气密性，故D正确。 (4)实验过程中，下列操作错误的是________。 A．推拉活塞时，动作要慢 B．推拉活塞时，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 D．活塞与针筒之间要保持气密性 √ 如图甲所示，某同学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，记录注射器内气体的体积V ，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p； ③重复步骤②，多次测量； ④根据记录的数据，作出V­图像，如图乙所示。 例4 (1)完成本实验的基本要求是________。 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制单位 本实验的条件是温度不变、气体质量一定，所以要在等温条件下操作，注射器密封性要好，A、B正确；本实验研究一定质量的气体压强与体积的关系，不需要测量气体的质量，单位不需要统一为国际单位制单位，C、D错误。 √ √ 如果气体的体积跟压强的倒数成正比，即体积与压强成反比，则画出的V­ 图像是一条过坐标原点的直线。 (2)理论上，如果V ­图像__________________________，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。 是一条过坐标原点的直线 (3)若该同学实验操作规范正确，则图像不过坐标原点的原因可能是___________________________，图乙中V0代表_______________________ ____________。 压强传感器与注射器间有气体 压强传感器与注射器间 气体的体积 返回 课 时 测 评 返回 1．“探究气体等温变化规律”的实验装置如图所示。空气柱的长度由刻度尺读取，气体的压强通过柱塞与注射器内空气柱相连的气压计读取。为得到气体压强与体积的关系，下列做法正确的是 A．柱塞上涂油是为了减小摩擦力 B．改变气体体积应缓慢推拉柱塞 C．推拉柱塞时可用手握住注射器 D．实验前应测量柱塞受到的重力 √ 柱塞上涂油是为了防止漏气，并不是为了减小摩擦力，A错误；实验中为了使气体能够做等温变化，改变气体体积应缓慢推拉柱塞，B正确；用手握住注射器，可能会使气体温度发生变化，C错误；研究对象是封闭的气体，气体压强可通过气压计得到，无需测量柱塞的重力，D错误。 2 3 4 5 6 1 √ 2．(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 √ 2 3 4 5 6 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，C错误；气体等温变化时，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。 2 3 4 5 6 1 题图甲中①为压强传感器；研究一定质量气体的压强与体积关系时，应保持气体的质量和温度不变。 3．(10分)如图甲所示为“研究一定质量的气体压强与体积关系”的实验装置。 (1)图甲中①为________传感器，该实验需要保持气体的________和________不变。 温度 压强 质量 2 3 4 5 6 1 压强与体积成反比的图像应为双曲线的一支，题图乙的p-V图像不能确定是不是双曲线的一支，所以由题图乙不能确定压强与体积成反比。 (2)某同学在实验中测出多组气体压强与体积值后，利用DIS实验绘图功能，得到如图乙所示的p-V图像，则由图乙__________(选填“能”或“不能”)得到压强与体积成反比的结论。 不能 2 3 4 5 6 1 (3)某同学在实验中得到的数据如下： 表中数据表明气体的p、V乘积随着气体体积的减小而减小，若实验中很好地满足了实验需要满足的条件，则出现该结果的原因可能是____________ _________________________。 次数 1 2 3 4 5 6 压强p/kPa 116.2 124.6 134.3 145.6 158.8 173.2 体积V/cm3 14 13 12 11 10 9 体积的倒数 / cm－3 0.071 0.077 0.083 0.091 0.100 0.111 pV/kPa·cm3 1 626.8 1 619.8 1 611.6 1 601.6 1 588.0 1 558.8 器内的空气向外发生了泄漏 实验时注射 2 3 4 5 6 1 气体的p、V乘积随着气体体积的减小而减小的原因可能是：实验时注射器内的空气向外发生了泄漏。 2 3 4 5 6 1 4．(10分)用如图甲所示的实验装置“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”。在注射器活塞上涂润滑油并插入针管，用细软管将针管小孔与压强传感器连接密封一定质量气体，移动活塞改变气体的体积和压强，气体体积由注射器刻度读取，气体压强由压强传感器读取。 2 3 4 5 6 1 交流实验成果时某同学发现各小组所测的p、V乘积并不相同，是因为密封的气体质量不同。 (1)交流实验成果时某同学发现各小组所测的p、V乘积并不相同，最主要的原因是______________________。 密封的气体质量不同 2 3 4 5 6 1 (2)某小组实验操作无误，但根据测得的数据作出V- 图像不过坐标原点，如图乙所示，图中V0代表__________________________________的体积。 压强传感器与注射器之间软管内的气体 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 (3)另一小组所做的实验中，画出的V- 图像如图丙所示，则图线发生弯曲的原因可能是_______________________。 实验过程中有漏气现象 2 3 4 5 6 1 5．(10分)某同学用如图甲所示装置探究气体等温变化的规律。 (1)实验时，需测量一定质量的气体在温度不变情况下的体积V及其所对应的压强p。为保证气体温度不发生明显变化，实验操作中应注意_________ ______________________________________________________。 铁架台固定，不能用手握住，且在实验中要缓慢地移动柱塞 注射器用 2 3 4 5 6 1 (2)实验中，某小组同学用采集的各组数据在坐标纸上描点，绘制出的p­V图线为等温线，如图乙所示。根据图乙所示的图像，请写出判断压强p与体积V成反比的方法：_____________________________________________ _____________________________________________________。 在p-V图像中，若任意状态的pV为定值，即p-V图线上某一状态横坐标与纵坐标乘积相等，则说明p与V成反比 2 3 4 5 6 1 6．(10分)(2025·广东汕头统考期末)某实验小组同学探究气体压强与体积的关系，设计了如图装置。 实验步骤如下： ①将圆柱体密闭容器装水以封闭气体，上方连接压 强传感器可测封闭气体压强，左端有出水控制开关； ②不计容器的厚度，以容器下表面为零刻线，通过刻度尺读取容器的高度H和水面所在位置h； ③出水控制开关打开一小段时间后关闭，获取封闭气体压强p和液面所在位置h，重复实验步骤获得几组数据； ④将各组数据在坐标纸上描点，绘制图像，得出气体压强与体积的关系。 完成下列填空： 2 3 4 5 6 1 (1)实验中所研究的对象是封闭气体，应保持不变的物理量是________。 实验中所研究的对象是封闭气体，应保持不变的物理量是气体的温度。 温度 2 3 4 5 6 1 (2)实验时，为判断气体压强与体积的关系，______(选填“需要”或“不需要”)测出容器的横截面积。 由于容器为圆柱体，其直径均匀且恒定，根据V＝(H－h)S可知，体积和空气柱长度成正比，则实验时，为判断气体压强与体积的关系，不需要测出容器的横截面积。 不需要 2 3 4 5 6 1 (3)为直观反映压强与体积之间的关系，若以空气柱压强p为纵坐标，则应 以____________为横坐标在坐标系中描点作图。(用H、h表示) 气体等温变化时，p与V成反比，由(2)分析知，V与(H－h)成正比，故p与(H－h)成反比，则为直观反映压强与体积之间的关系，若以空气柱压强p为纵坐标，则应以 为横坐标在坐标系中描点作图。 返回 2 3 4 5 6 1 谢 谢 观 看 ！ 第二章　 　气体 、液体和固体 2 3 4 5 6 1 ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ 实验中画出的V­图像应是过坐标原点的直线，在实际的实验过程中实验操作规范正确，根据实验数据画出如题图乙所示的V­图像不过坐标原点，该图像的方程为V＝k－V0，说明注射器中的气体的体积小于实际的封闭气体的体积，结合实验的器材可知，题图乙中V0代表压强传感器与注射器之间软管内气体的体积。 $