2027届高三物理一轮复习课件　探究等温情况下一定质量的气体压强与体积的关系

该高中物理高考复习课件聚焦“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”实验，依据高考评价体系梳理了实验原理、操作规范、数据处理（p-V与p-1/V图像）、误差分析等核心考点，通过教材原型与创新拓展双维度，明确实验步骤纠错、图像转换等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题训练+素养提升”，如2023山东卷创新实验题解析，强化科学探究（误差归因）和科学思维（化曲为直），指导学生掌握图像分析、误差控制技巧，助力学生高效突破实验题，教师可据此精准教学，提升复习效率。

物 理 构建知识体系 形成关键能力 提高学科素养 精准高效备考 高考能力梯级集训 实验21　探究等温情况下一定质量的气体压强与 体积的关系 目录 1 2 基础自主落实 课前 自检自测·回归教材 能力探究突破 课中 课堂互动·考教衔接 实验21　探究等温情况下一定质量的气体压强与体积的关系 基础 自主落实 课前 自检自测·回归教材 一、实验原理 利用注射器封闭一段空气柱作为研究对象,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。 空气柱的体积:空气柱的长度可以通过刻度尺读取,空气柱的长度与横截面积的乘积就是体积。 空气柱的压强:从与注射器内空气柱相连的压力表读取。 二、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。 返回目录 实验21　探究等温情况下一定质量的气体压强与体积的关系 三、实验步骤 1.安装器材(如图所示) 2.注射器两端有柱塞和橡胶套,管内密封一段空气柱,这段空气柱就是研究对象。在实验过程中,我们可以近似认为空气柱的质量和温度不变。 返回目录 实验21　探究等温情况下一定质量的气体压强与体积的关系 3.将柱塞向下压,选取几个位置,同时读出刻度尺读数与压强,记录数据。 4.将柱塞向上拉,选取几个位置,同时读出刻度尺读数与压强,记录数据。在该实验中,由于我们可以直接用刻度尺读数作为空气柱体积,故无需测量空气柱的横截面积。 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。 返回目录 实验21　探究等温情况下一定质量的气体压强与体积的关系 四、数据处理 1.以压强p为纵坐标,以体积V为横坐标建立p-V坐标系,画出气体等温变化的p-V图像,由于图像是曲线,不能说明压强与体积成反比。 2.以压强p为纵坐标,以体积的倒数为横坐标,建立p-坐标系,画出气体等温变化的p-图像,图像是过原点的倾斜直线,说明压强与体积成反比。 五、注意事项 1.适用条件是温度保持不变,所以操作要缓慢,不能用手握住注射器,才能保证温度不变。 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,防止漏气。 返回目录 实验21　探究等温情况下一定质量的气体压强与体积的关系 易错辨析 (1)本实验应用物理实验中常用的控制变量法,探究在气体质量和温度不变的情况下(即等温过程),气体的压强和体积的关系。(　　) (2)为保持等温变化,实验过程中不要用手握住注射器有气体的部位。同时,改变体积过程应缓慢,以免影响密闭气体的温度;为保证气体密闭,应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油,注射器内外气体的压强差不宜过大,防止漏气。 (　　) √ √ 返回目录 实验21　探究等温情况下一定质量的气体压强与体积的关系 (3)实验中读压力表和气体体积的示数时,不需要等到示数稳定之后再去读数。(　　) (4)在等温过程中,气体的压强和体积的关系在p-V图像中呈现为类似于双曲线。处理实验数据时,可以通过画p-图像,把双曲线变为直线,说明p和V成反比。因为一次函数反映的物理规律比较直观,容易得出相关的对实验研究有用的参数,化曲为直是科学研究中常用的数据处理的方法。(　　) × √ 返回目录 实验21　探究等温情况下一定质量的气体压强与体积的关系 考点一　教材原型实验 能力 探究突破 课中 课堂互动·考教衔接 角度一　实验原理与操作 例1 (2026甘肃兰州模拟)某实验小组利用如图所示的 装置做“探究气体等温变化的规律”实验,主要实验步骤 如下: ①将压力表的指针校准到1.0×105 Pa; ②在柱塞上均匀涂抹润滑油,然后将柱塞移至注射器适当刻度处; ③将橡胶套套在注射器下端的开口处,它和柱塞一起把一段空气柱封闭; ④迅速推动柱塞,记录多组注射器内气体的体积V及相应的压力表示数p。 返回目录 考点一 考点二 实验21 (1)请指出以上步骤中存在不妥之处的是　　　　(填写对应的步骤序号)。 (2)按正确步骤进行了实验,记录的部分实验数据如表所示,其中有一次记录的实验数据错误,错误的是　　　　(填写对应的实验序号)。  实验序号 1 2 3 4 封闭空气柱长度L/cm 3.50 2.50 2.80 3.00 封闭空气柱压强p/(105 Pa) 1.01 1.70 1.26 1.17 ④ 2 返回目录 考点一 考点二 实验21 (3)实验中应在柱塞上涂抹润滑油,其主要目的是　　　　。  A.避免漏气 B.减小摩擦 (4)完成本实验的基本要求是　　　　。  A.在等温条件下操作 B.封闭气体的容器密封良好 C.必须测出所封闭气体的质量 D.气体的压强和体积必须用国际单位 A AB 返回目录 考点一 考点二 实验21 解析 (1)实验目的是探究气体等温变化的规律,为了确保温度一定,实验中应缓慢推动柱塞,记录多组注射器内气体的体积V及相应的压力表示数p。即步骤中存在不妥之处是④。 (2)根据玻意耳定律可知pV=C,结合表格中的数据可知,1、3、4数据中两个数值乘积均约为3.5,而2数据中两个数值乘积约4.25,可知错误的是2。 (3)为了控制气体质量不变,实验中应在柱塞上涂抹润滑油,故A正确。 (4)本实验研究的是一定质量的气体在温度不变时压强与体积的关系,所以需要在等温条件下操作,A正确;要保证气体质量不变,封闭气体的容器必须密封良好,否则会有气体进出,无法满足“一定质量的气体”这一条件,B正确;实验研究的是压强与体积的关系,并不需要测出所封闭气体的质量,只要保证气体质量不变就行,C错误;在实验中只要单位统一即可,不一定必须用国际单位,D错误。 返回目录 考点一 考点二 实验21 角度二　实验数据处理与误差分析 例2 (2026辽宁沈阳模拟)某实验小组用如图甲所示实验装置来“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”。 (1)关于该实验,下列说法正确的是　　　。   A.实验时应快速推拉柱塞以避免气体与外界发生热交换 B.无需测出封闭气体的质量 C.推拉柱塞时,应用手握住整个注射器以使装置更稳定 B 返回目录 考点一 考点二 实验21 (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。   > 返回目录 考点一 考点二 实验21 (3)为了能直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系,应作出　　　  (选填“p-V”或“p-”)图像,对图线进行分析,如果在误差允许范围内该图线是一条　　　　　　　　　　,就说明一定质量的气体在温度不变时,其压强与体积成反比。  p- 过原点的倾斜直线 返回目录 考点一 考点二 实验21 解析 (1)实验时应缓慢推拉柱塞,保持气体温度不变,A错误;本实验只需测出气体压强和对应体积,不需要测出封闭气体的质量,B正确;推拉柱塞时,不能用手握住整个注射器,避免气体与外界发生热交换,C错误。 (2)在p-V图像中,根据=C,可得pV=CT,可知离坐标原点越远的等温线温度越高,则有T1>T2。 (3)根据=C,可得p=CT·,为了能直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系,应作出p-图像;对图线进行分析,如果在误差允许范围内该图线是一条过原点的倾斜直线,就说明一定质量的气体在温度不变时,其压强与体积成反比。 返回目录 考点一 考点二 实验21 考点二　创新拓展实验 例3(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)。 甲 考点一 考点二 返回目录 实验21 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。 乙 考点一 考点二 返回目录 实验21 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)。  (3)某组同学进行实验时,一同学在记录数据时漏掉了ΔV,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　　　　(选填“增大”或“减小”)。  B 2.04×105 增大 考点一 考点二 返回目录 实验21 解析 (1)横坐标为,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,选项B正确。 (2)若气体被压缩到V=10.0 mL,即 mL-1=100×10-3 mL-1,从题图乙可得p=2.04×105 Pa。 (3)p增大时,pΔV增大,故记录数据时漏掉了ΔV,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的增大而增大。 考点一 考点二 返回目录 实验21 例4 (2026广东惠州模拟)图甲是“用DIS研究在温度不变时,一定质量的气体压强与体积的关系”的实验装置。 考点一 考点二 返回目录 实验21 (1)实验中,连接注射器与压强传感器之间软管内的气体不可忽略。移动活塞,多次记录注射器上的体积刻度V和压强传感器读数p,绘出的p- 图像可能为　　 。  C 考点一 考点二 返回目录 实验21 (2)用第(1)问中获得的数据绘制-V 图像,如图乙所示,则连接注射器与压强传感器之间软管内气体的体积为　　　　。  V1 考点一 考点二 返回目录 实验21 (3)若用天平测出若干粒大米的质量为m,然后将这些米粒装入上述装置中的注射器内,移动活塞,多次记录注射器上的体积刻度V和压强传感器读数p,绘出图丙所示的图像,则可求出大米的密度为　　　　(用m、V1、V2表示)。 (4)第(3)问中,若读出注射器上的体积刻度为V3之后,用手握住注射器左侧的大部分位置,向外拉动活塞,其余操作无误,继续采集若干数据,请在图丙中大致画出大于V3部分的图线。 考点一 考点二 返回目录 实验21 解析 (1)由于连接注射器与压强传感器之间软管内的气体不可忽略,当压强增加后,软管内原来的气体体积也应该减小,但软管体积未变,则注射器中有气体进入软管,相当于注射器漏气,由pV=nRT得p=nRT·,因漏气使n减小,故p与不是线性关系,当V越小时,压强越大,进入软管内的气体越多,则nRT越小,斜率越小,故绘出的p-图像可能为C。 (2)设连接注射器与压强传感器之间软管内气体的体积为V0,根据玻意耳定律p(V+V0)=C,则有 由题图乙可知,当=0时,V=-V1,代入上式得V0=V1。 考点一 考点二 返回目录 实验21 (3)设大米的总体积为V米,以注射器内及软管内封闭的气体为研究对象,由玻意耳定律p(V+V0-V米)=C,则有 由题图丙可知,当=0时,V=V2, 代入上式得V米=V2+V0=V2+V1 则可求出大米的密度为ρ=。 (4)用手握住注射器左侧的大部分位置,向外拉动活塞时,气体的温度会增加,由理想气体状态方程(V+V0-V米)=C,得V-,知随着温度增加,-V图像的斜率减小,故图像如图。 考点一 考点二 返回目录 实验21 $