2.4 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

该高中物理课件聚焦“探究气体等温变化的规律”实验，通过庆典气球升空现象导入，引导学生思考气体压强、体积、温度的关系，借助控制变量法搭建从生活现象到实验探究的学习支架。 其亮点在于以实验为核心，通过规范操作（如缓慢移动活塞防温度变化、涂润滑油保证气体质量）和图像分析（p-1/V图像直观反映关系）培养科学探究与科学思维，结合洗衣机进水控制实例深化物理观念。学生能提升实验能力与问题解决能力，教师可高效开展探究式教学。

第二章 气体、固体和液体 第4节 实验：探究气体等温变化的规律 教学目标 CONTENT 01 02 通过实验确定气体的压强与体积之间的关系 掌握实验的原理、步骤及数据处理 2 思考与讨论: 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，大气压在减小，温度在降低，气球在膨胀.…..看来一定质量的气体的压强、体积和温度三个状态参量之间是有联系的。那么，它们会有怎样的联系呢? 在物理学中，当需要研究三个物理量之间的关系时，往往采用“保持一个量不变，研究其它两个量之间的关系，然后综合起来得出所要研究的几个量之间的关系”. ☆ 控制变量的方法 思考：一定质量的气体，它的温度、体积和压强三个量之间变化是相互对应的，我们如何确定三个量之间的关系呢？ 一定质量的气体，在温度不变的情况下，其压强与体积的变化关系。 我们首先研究一种特殊情况： 我们把这种变化称为：等温变化 实验： 探究气体等温变化的规律 一定质量的空气，在温度不变的情况下，测量气体在不同体积时的压强，再分析气体压强与体积的关系。 实验思路： 右图装置。 注射器下端的开口有橡胶塞，它和柱塞一起把一段空气柱封闭。 实验装置： 外管 体积标尺 实验： 探究气体等温变化的规律 空气柱的长度l 可以通过刻度尺读取，空气柱的长度l 与横截面积S的乘积就是它的体积V； 空气柱的压强p可以由压力表读取； 使柱塞缓慢向下压或向上拉，读取长度和压强的几组数据。 物理量的测量： 数据分析： 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 ①改变气体体积时，要缓慢进行，等稳定后再读出气体压强，以防止气体体积变化太快，气体的温度发生变化； ②实验过程中，不要用手接触注射器的圆筒，以防止圆筒从手上吸收热量，引起内部气体温度变化； ③实验中应保持气体的质量不变，故实验前应在柱塞上涂好润滑油，以免漏气； ⑤本实验测量体积时误差主要出现在长度的测量上，由于柱塞不能与刻度尺非常靠近，故读数时注意视线一定要与柱塞底面相平。 ④在这个实验中，由于气体体积与长度成正比，因此研究气体的体积与压强的关系时，可以不用测量空气柱的横截面积； 注意事项： 【答案】D 研究气体的质量不同（或同质量气体在不同温度下研究） 【解析】 （1）A．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，A错误； B．空气柱的体积变化不能太快，要缓慢移动注射器保证气体温度不变，B错误； C．气体发生等温变化，空气柱的压强随体积的减小而增大，C错误； D．p-1/V图像是一条倾斜的直线，作出p-1/V的图像可以直观反映出p与V的关系，D正确。故选D。 （2）根据p-1/V图像可知，如果温度相同，则说明两次气体质量不同，如果气体质量相同则两次温度不同。 序号 V/mL p/（×105 Pa） p·V/（×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 2.（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，它的压强由图中的压强传感器等计算机辅助系统得到。 （2）某同学在做“气体的压强与体积的关系”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“p·V”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．实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力越来越大 B．实验时环境温度升高了 C．实验时外界大气压强发生了变化 D．实验时注射器内的气体向外发生了泄漏 注射器刻度 封闭在注射器内的气体 温度 气体质量 D （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．热力学温度T B．摄氏温度t C．体积V D．体积的倒数1/V （4）如果由注射器的满刻度处开始推动活塞，记录刻度值V，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p，用V-­1/p图像处理实验数据，得出图丙所示的图线，如果实验操作规范正确，那么V0代表 。 D 注射器与压强传感器连接部分的气体体积 （5）某同学实验时缓慢推动活塞，并记录下每次测量的压强p与注射器刻度值V。在实验中出现压强传感器软管脱落，他重新接上后继续实验，其余操作无误。若该同学用软管脱落前测得的实验数据在图丁中画出了V-­1/p图线，则在图丁中大致画出可能的、符合软管脱落后测得的实验数据的那部分V-­1/p图线。 3.下图为一定质量的气体在不同温度下的两条等温线，则下列说法正确的是(　　) A.一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成反比 B.一定质量的气体，在不同温度下的等温线是不同的 C.一定质量的气体，温度越高，气体压强与体积的乘积越小 D.由图可知T1>T2 AB 4.下图是一定质量的某种气体状态变化的p-V图像，气体由状态A变化到状态B的过程中，关于气体的温度和分子平均速率的变化情况，下列说法正确的是(　　) A.都一直保持不变 B.温度先升高后降低 C.温度先降低后升高 D.平均速率先增大后减小 BD 5．如图所示，某种自动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气，通过压力传感器感知管中的空气压力，从而控制进水量。设温度不变，洗衣缸内水位升高，则细管中被封闭的空气 （ ） A．体积不变，压强变小 B．体积变小，压强变大 C．体积不变，压强变大 D．体积变小，压强变小 B $