实验十七 探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系 课件-2027届高考物理一轮复习

该高中物理高考复习课件聚焦“探究等温情况下气体压强与体积关系”实验专题，依据高考评价体系梳理了实验操作规范、数据处理（p-1/V图像）、误差分析（温度变化、漏气等）三大考查维度，通过近五年真题及模拟题统计，明确“图像分析”占45%、“误差判断”占30%的高频考点分布，归纳选择、填空、计算三类常考题型。 课件亮点在于“真题解析+素养培养+技巧指导”，如以2023山东卷真题为例，通过p-1/V图线过原点特性分析，培养科学思维与科学探究素养，提供“缓慢操作防温度变化”“图像截距算仪器体积”等突破方法，帮助学生掌握实验题答题模板，教师可据此精准定位学生易错点，实现高效备考。

探究等温情况下一定质量气体 压强与体积的关系 教材原型实验 一、实验目的 探究在温度不变的情况下，一定质量的理想气体压强与体积的关系. 二、实验原理 本实验是研究在温度不变时，气体的压强与体积之间的关系.在温度不变 的条件下，气体压强增大时，体积减小；气体压强减小时，体积增大. 三、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. 教材原型实验 2 四、实验步骤 1.按如图所示组装实验器材. 2.注射器两端有柱塞和橡胶套，管内密封一段空气柱，这段空气柱就是我 3.用手把柱塞向下压，选取几个位置，同时读出刻度尺 读数与压强，记录数据. 们的研究对象.在实验过程中，我们可以近似认为空气柱 的质量和温度不变. 教材原型实验 3 4.用手把柱塞向上拉，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，我们可以直接用刻度尺读数作为空气柱体积，而无需 测量空气柱的横截面积. 5.以压强为纵坐标，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，进一步确定与 的关系. 教材原型实验 4 五、数据处理 1.设计表格记录数据. 2.根据数据绘制 图像. 教材原型实验 5 六、误差分析 1.气体并不是严格意义上的理想气体. 2.两个状态的温度不能保证完全一致. 七、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. 教材原型实验 6 例1 [2025·辽宁沈阳模拟] 某同学用如图甲所示的装置探究气体等温变化 的规律.在橡胶套和柱塞间封闭着一段空气柱，空气柱的长度 可以从刻度 尺读取，由于注射器横截面积各处相同，所以可用空气柱长度 代替空气 柱体积，空气柱的压强 可以从与空气柱相连的压力表读取.改变并记录空 气柱的长度及对应的压强. 教材原型实验 7 (1) 下列实验操作中，有助于减小实验误差的有_____(填选项前的字母). A.实验中缓慢推动活塞，改变空气柱的体积，读出对应的压强 B.推动活塞时，为了保持装置稳定，用手握住注射器 C.在注射器活塞上涂上润滑油，防止漏气 √ √ 教材原型实验 8 [解析] 实验中为防止温度发生变化，要缓慢推动活塞，改变空气柱的体 积，读出对应的压强，选项A正确；推动活塞时，不能用手握住注射器， 防止气体温度发生变化，选项B错误；在注射器活塞上涂上润滑油，防止 漏气，选项C正确. 教材原型实验 9 (2) 处理数据时，某同学绘制了两种图像，图乙横坐标为 ，图丙横坐标 为 ，为了快速判断本实验中压强和体积的关系，应选择____(选填“乙”或 “丙”)图方式处理数据. 丙 教材原型实验 10 [解析] 题图丙中压强与 成正比关系，说明压强与体积成反比，即为了 快速判断本实验中压强和体积的关系，应选择丙图方式处理数据. 教材原型实验 11 (3) 根据实验数据，得出的结论为___(填选项前的字母). A.一定质量的气体等温变化时，压强与体积成正比 B.一定质量的气体等温变化时，压强与体积成反比 C.一定质量的气体等容变化时，压强与温度成正比 D.一定质量的气体等容变化时，压强与温度成反比 √ 教材原型实验 12 [解析] 根据实验数据，得出的结论为一定质量的气体等温变化时，压强 与体积成反比，故选B. 教材原型实验 13 考向一 实验仪器的创新 例2 为了测量某不规则物体的体积，一位同学进行了如下实验： ①将不规则物体装入注射器内. 拓展创新实验 14 ②将注射器和压强传感器相连，然后推动活塞至某一位置，记录活塞所在 位置的刻度，压强传感器自动记录此时气体的压强 ，如图甲所示. ③重复上述步骤，分别记录活塞在其他位置的刻度和相应气体的压强 . (可视为理想气体) ④根据记录的数据，作出 图像，如图乙所示，推测出不规则物体的 体积. 拓展创新实验 (1) 根据图线，可求得不规则物体的体积约为____ . 5.0 拓展创新实验 16 [解析] 实验测得的体积实际上是不规则物体体积与气体体积之和，对于 被封闭的气体，根据理想气体状态方程可知，得.当 保 持不变，趋向于0时，气体体积趋向于0，从 图像知，横轴截距表 示不规则物体的体积为 . 拓展创新实验 17 (2) 如果在上述实验过程中，注射器内气体的温度升高，那么，所测不规 则物体体积______(选填“偏大”“偏小”或“不变”). 偏大 [解析] 当气体温度升高时，气体的体积趋于膨胀，更难被压缩，所作的 图线与横轴的交点将向右平移，所测不规则物体体积偏大. 拓展创新实验 18 (3) 为提高实验的准确性，操作过程中要注意的事项有________________ _______________________________________. 缓慢推动活塞、 手不接触含气体部分的注射器、注意气密性 [解析] 一定质量的气体只有温度保持不变时，体积与压强才成反比，所 以完成本实验的基本要求是气体质量和温度不变.例如缓慢推动活塞、手 不接触含气体部分的注射器、注意气密性. 拓展创新实验 19 考向二 实验方法的创新 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，记录气体压强和体积 (等于注射器示数与塑料管容积 之和)，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. 拓展创新实验 20 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___(填选项前的字母). A.与成正比 B.与 成正比 √ [解析] 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，一定质量的气体与 成正比，故选B. 拓展创新实验 (2) 若气体被压缩到 ，由图乙可读出封闭气体压强为________ ____ (保留3位有效数字). [解析] 若气体被压缩到 ，则有 ,由图乙可读出封闭气体压强为 . 拓展创新实验 22 (3) 某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了,则在计算、 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 的增大而______(选填“增大”或“减小”). 增大 拓展创新实验 23 [解析] 某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了 ，则在计算 、乘积时，根据 ,可知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 的增大而增大. 拓展创新实验 24 1.用如图甲所示装置探究气体等温变化的规律. (1) 关于本实验的基本要求，下列说法正确的是_____ (填选项前的字母). A.移动柱塞时应缓慢一些 B.封闭气体的注射器应密封良好 C.必须测出注射器内封闭气体的质量 D.气体的压强和体积必须用国际单位 √ √ 备 用 习 题 25 [解析] 实验时操作应该缓慢一些，因为移动柱塞时，相当于对气体做功 或者气体对外做功，如果太快的话，气体的温度就会发生变化，故A正确； 为保证封闭气体的质量不变，注射器应密封良好，故B 正确；等温变化的规律为 ，所以不必测出气 体的质量，只要看它是否满足这样的变化规律即可，故 C错误；只要两边压强的单位统一，体积 的单位统一， 就可以得出等温变化的规律，故D错误. 备 用 习 题 26 (2) 测得多组空气柱的压强和体积 的数据后，为直观反映压强与体积之 间的关系，以为纵坐标、以 为横坐标在坐标系中作图.小明所在的小组 压缩气体时漏气，则用上述方法作出的图线应为图乙中的____ (选填“①”或“②”). ② [解析] 图线的斜率与气体质量成正比，由于漏气导致气体质量减小，所 以图线斜率减小，作出的图线对应②. 备 用 习 题 27 (3) 为更准确地测出气体的压强，小华用压强传感器和 注射器相连，得到某次实验的 图如图丙所示，究其 原因是温度___(填选项前的字母). A.一直降低 B.先升高后降低 C.先降低后升高 D.一直升高 [解析] 根据图像与等温线的关系，可知气体的温度先升 高后降低. √ 备 用 习 题 28 2.某同学设计了图甲所示的装置来探究“气体温度不变时压强随体积变化 的规律”，注射器导热性能良好，用橡皮帽和活塞在注射器内封闭一定质 量的理想气体.质量不计的细绳跨过滑轮，一端系到活塞上，调节滑轮的 高度，使左侧细绳拉直时能保持水平，另一端可以挂钩码.实验时，在细 绳的下端依次挂上质量相同的钩码1，2，3， ，稳定后通过注射器的标 度读出对应空气柱的体积，并能求出对应气体的 压强 .已知注射器的最大体积为，刻度全长为， 大气压强为，每个钩码的质量为 ，重力加速度为 . 备 用 习 题 29 (1) 关于本实验的操作，下列说法正确的是_____(填选项前的字母). A.为减小误差，每挂上一个钩码后，应平衡后再读出体积 B.挂钩码时，为了防止注射器脱落，应用手紧紧握住注射器 C.实验前，应在活塞上涂润滑油，并来回拉动几次 D.实验时必须测出封闭气体的温度 √ √ 备 用 习 题 30 [解析] 每挂上一个钩码后，应平衡后，待封闭气体的体积不再发生变化 时，再读出体积，可以减小误差，故A正确；挂钩码时，不能用手紧紧握 住注射器，因为手的温度会改变封闭气体的温度，不满足等温的实验条件， 故B错误；实验前，应在活塞上涂润滑油，并来回拉动几次，这样可以增 加密封性，也可以减小摩擦带来的误差，故C正确；注射器不隔热，所以 实验时封闭气体的温度与外界温度相同，气体做等温变化，不需要测量温 度，故D错误. 备 用 习 题 31 (2) 若在某次实验中细绳上所挂钩码个数为 ，则平衡后对应气体的压强 为_ _________(用题目中已知量表示). [解析] 由平衡关系可得，解得 . 备 用 习 题 32 (3) 该同学根据测得气体的体积和对应的压强，作出了 图像，如图乙 所示，图线不过原点，则纵坐标 的绝对值代表_______________________ _____；体积增大到一定值后，图线开始偏离直线，可能是由于气体温度 ______(选填“升高”或“降低”)，也可能是由于装置气密性差导致气体质量 ______(选填“增大”或“减小”). 注射器橡皮帽内气体的 体积 升高 增大 备 用 习 题 33 [解析] 实验操作规范，图线不过原点，由图像可知，压强无穷大时体积 为负值，说明有部分体积未计入，这是由于未计入注射器橡皮帽内气体的 体积，所以的绝对值代表注射器橡皮帽内气体的体积；由 ，可得 ，体积增大到一定值后，图线开始向上偏离直线，斜率变大，说 明可能是温度升高；公式中的 与气体质量有关，斜率变大，也可能是由 于装置气密性差导致气体质量增大. 备 用 习 题 34 作业手册 35 (1) 该同学测得封闭气体的压强和体积 的多组数据，在坐标系中描点作 图，作出的图线如图乙所示，由图可知该同学选用的横轴为____________ ______________.图线后半段向上弯曲的原因可能是_____(填选项前的字 母). (或体积的倒数) AB A.改变气体体积时推拉柱塞速度过快 B.推拉柱塞时，手握住注射器含有气体的部分 C.实验中有漏气现象 D.环境温度降低 1.[2025·河北石家庄模拟] 某同学利用如图甲所示的装置探究气体等温变 化的规律，注射器中密封了一定质量的理想气体. 作 业 手 册 1 2 1 2 1 2 36 [解析] 根据玻意耳定律有，则有 ，题图乙中图线的前半部 分为过原点的倾斜的直线，可知该同学选用的横轴为 ;根据理想气体状态 方程，可知，则 图线应是一条过原点的倾斜直线，图 线后半段向上弯曲，图线上的点与原点连线的斜率增大，表明气体温度升 高了，实验中如果有漏气现象，图线会向下弯曲，故选A、B. 作 业 手 册 1 2 1 2 1 2 37 (2) 该小组改进了实验操作，避免了上述问题，同时为能更准确地测出气 体的压强，直接用软管连通注射器和压强传感器，测得多组封闭气体的压 强和体积的数据后.作出 图像如图丙所示.图线不过原点的原因可能 是___________________________________________________________ (写出一条即可). 没有考虑连接注射器和传感器的软管中的气体(其他答案合理均可) 作 业 手 册 1 2 1 2 1 2 38 [解析] 根据题图丙可知，当体积为0时，压强的倒数不为0，表明实际上 有一部分气体没有考虑，可知图线不过原点的原因是没有考虑连接注射器 和传感器的软管中的气体. 作 业 手 册 1 2 1 2 1 2 39 2.[2025·湖南长沙模拟] 某同学用如图甲所示的实验装置研究温度不变时 一定质量的气体压强与体积的关系，实验中通过注射器示数读出气体体积 ，用气压传感器记录气体压强 ，研究气体压强和体积的关系. 甲 作 业 手 册 1 2 1 2 1 2 40 甲 (1) 下列关于本实验的说法正确的是___ (填选项前的字母). A.推拉活塞时，为了读数准确，动作要快 B.推拉活塞时，为了稳定，手要握住注射器筒 C.气压传感器与注射器之间的软管脱落后，应 立即重新接上，继续实验并记录数据 D.活塞和针筒之间的摩擦并不影响压强的测量 √ 作 业 手 册 1 2 1 2 1 2 41 甲 [解析] 推拉活塞时，动作要慢，使温度与环境温度保持一致，故A错误； 推拉活塞时，手不能握住注射器，防止对其起加热作用，故B错误；压强 传感器与注射器之间的软管脱落后，气体质量变化，需重新开始实验，故 C错误；活塞和针筒之间的摩擦并不影响压强的测量，故D正确. 作 业 手 册 1 2 1 2 1 2 42 (2) 某同学在做实验时，按实验要求组装好实验装置，然后按实验要求推 动活塞，使注射器内空气体积发生变化，实验数据如表所示，请在图乙中 作出与 的关系图像. 序号 1 18 1.038 0.963 2 16 1.160 0.862 3 14 1.311 0.763 4 12 1.512 0.661 5 10 1.784 0.561 6 8 2.178 0.459 7 6 2.793 0.358 作 业 手 册 1 2 1 2 1 2 43 [答案] 如图所示 [解析] 将表格中的数据在坐标轴中描出来，然后用直线连接起来，连线的时 候，使尽可能多的点分布在直线上，不在直线上的点均匀分布在直线两侧. 作 业 手 册 1 2 1 2 1 2 44 (3) 本实验中，可以由与的关系图像验证气体等温变化时与 的关系， 其依据是与 成______(选填“正比” 或“反比”). 正比 [解析] 当温度不变时，一定质量的 气体压强与体积 的积是一个常数， 则有，即，可得与 成正比. 作 业 手 册 1 2 1 2 1 2 45 (4) 由于在实验中未考虑软管中气体的体积，实验结果有一定的误差，此 误差属于__________(选填“系统误差”或“偶然误差”). 系统误差 [解析] 由于在实验中未考虑软管中气体的体积，体积的读数值总是比实 际值小，有一定的误差，此误差属于系统误差. 甲 作 业 手 册 1 2 1 2 1 2 46 (5) 由图乙可以求得软管中气体的体积为____ (保留两位有效数字). 1.2 [解析] 设软管中气体的体积为 ，由题图可知体积的读数值比实际值小 ，根据玻意耳定律可得，则有 ，可知软管中气 体的体积为图线的纵轴截距，由题图 可得 ， . 作 业 手 册 1 2 1 2 1 2 47 $