2.4.1 探究气体等温变化的规律 课件-2026-2027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 　实验：探究气体等温变化的规律 2 了解作p-图像的物理思想，并能通过图像得出等温情况下p、V的关系。 重点 1 知道什么是气体的等温变化，经历“探究气体等温变化的规律”的实验过程 气体 的 状态参量 几何参量：体积V 单位：m3、L、mL 热学参量：温度T T = t ＋ 273 K 力学参量：压强p 单位：Pa（帕斯卡） 还需关注质量 m ！ 知识回顾 实验：扭转瓶身后，旋开瓶盖，瓶盖被发射出去 思考 发射前，瓶内气体的体积、压强、温度、质量四个量，哪些发生了变化，哪些未发生变化? 质量和温度几乎不变，压强和体积发生了变化 观察与思考 气体的等温变化 定义：一定质量的某种气体，如果在状态变化时，其温度保持不变，这种变化叫作等温变化。 等温变化过程中压强与体积有何具体关系？ 问题 猜想1：等温变化，体积减小，压强增加，两者成反比关系。 猜想2：等温变化，体积减小，压强增加，两者成平方反比关系或其他次数幂的反比关系。 一、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 随 变化的定量规律。 质量 实验探究 二、实验原理 选取一段空气柱作为研究对象，在保证 、 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。 温度 压强 体积 三、实验设计 方案一 用气体定律试验器探究 1.实验器材：气柱玻璃管、 管塞、压强计、体积标尺， 固定架、活塞。 压强计 管塞 体积标尺 活塞 固定架 定容机构 接头 三、实验设计 方案一 用气体定律试验器探究 2.物理量的测量 空气的压强p可以从仪器上方的 读出，气体的体积可以通过 读取。 压强计 管塞 体积标尺 活塞 固定架 接头 压强计 体积标尺 三、实验设计 方案二 用气体压强传感器探究 1.实验器材： 注射器、 压强传感器、 数据收集器、 计算机 3.数据收集器 2.压强传感器 1.注射器 4.计算机 三、实验设计 方案二 用气体压强传感器探究 2.实验步骤：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 数值。从注射器壁上的刻度可直接读出气体的 。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。 压强 体积 四、实验操作 1.按照上图方案一所示连接装置，并仔细检查装置的 。 2.把活塞顶端置于刻度“2”处(或某一刻度处)，记下管内空气的______ 和对应的______。 密封性 体积V 压强p 实验次数 1 2 3 4 5 6 V/cm3             /cm-3             p/kPa             3. 推动活塞，用同样的方法得到多组体积和压强的测量值，将这些值填入下表中(或输入计算机)。 缓慢 4.建立p-坐标系，根据上表的记录值将所测数据在坐标系中描点，作出p-图像(或在计算机中直接读取图线)。 方案一 用气体定律实验器探究 方案二 用气体压强传感器探究 五、实验结论 一定质量的某种气体，在温度保持不变的情况下，压强p与体积V成 。 反比 六、实验注意事项 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玻璃管，以防止玻璃管从手上吸收热量，引起内部气体温度变化。 3.实验中应保持气体的质量不变，故实验前应在活塞上涂好润滑油，以免漏气。 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，不需要测量空气柱的横截面积。 实验过程中，如何实现气体的等温条件？ 答案　推拉活塞要缓慢；手不能握住玻璃管；改变气体体积后不要立即读数，待稳定后再读数。 讨论交流 1.某实验小组用注射器和压强传感器探究一定质量的气体发生等温变化时遵循的规律，实验装置如图所示。用活塞和注射器外筒封闭一定质量的气体，其压强可由左侧的压强传感器测得。 (1)关于该实验，下列说法正确的是　　 。  A.该实验用控制变量法研究气体的变化规律 B.实验时注射器必须水平放置 C.注射器内部的横截面积没必要测量 D.注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位 √ √ √ 实验原理P1L1S=P2L2S 无影响 保持T不变，探究P、V关系 × 例题 (2)进行实验操作时，不能推拉活塞过快，其原因是　　　 。  防止封闭气体温度发生改变 (3)该实验小组首先在甲实验室进行了实验，下表为记录的实验数据，其中有一次记录的实验数据错误，记录错误的是　　(填错误数据对应的实验序号)。  实验序号 1 2 3 4 5 封闭气柱长度L/cm 12.00 11.00 10.00 9.00 8.00 封闭气柱压强p/(×105 Pa) 1.00 1.09 1.19 1.33 1.90 5 (4)该实验小组又利用同一装置对同一封闭气体在另一温度稍高的乙实验室进行了实验，根据甲、乙实验室记录的数据用正确的方法画出的p-图像如图所示，根据乙实验室记录数据画出的图线应为　 (填图线代号)。  ① 被封闭气体(或空气柱) 2.某小组利用如图甲所示的实验装置探究一定质量气体，在温度不变的情况下，压强和体积的关系。 (1)实验研究对象是　　　 　。  (2)关于实验下列说法正确的是　　。  A.快速调节空气柱长度后立刻读数 B.实验中不需要测量空气柱的横截面积 C.实验中若密封橡胶套脱落，应立刻堵住后继续实验 B 质量发生变化 (3)某小组同学通过压力连杆上拉或下压活塞得到实验数据，画出p-图(如图乙所示)，图线不过原点的可能原因是　 。  A.计算密封气体体积时，无法加上注射器下面橡胶套 内气体体积 B.在实验过程中，封闭的气体质量减少 C.在实验过程中，封闭的气体温度发生变化 A 实验：探究气体等温变化的规律 一、实验思路 二、实验器材 三、实验步骤 四、数据分析 五、误差分析与注意事项 实验原理：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。 1.化曲为直 2.一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，其压强与体积的倒数成正比 方案一：气体定律实验器 方案二：注射器、压强传感器、数据采集器、计算机 1.选研究对象 2.测量几组P、V数据 (2)如果活塞推拉的过快，气体的温度将产生显著的变化，实验误差将增大且不符合实验要求。 (3)由实验数据可知气柱长度与气柱压强的乘积基本恒定，前四组数据符合的很好，乘积在11.9~12.0之间，第5组数据的乘积较大，为15.2，说明第5组数据记录错误。 (4)气体压强与气体的温度有关，一定量的气体，在相同体积下，温度升高，气体分子的平均速率增大，与器壁碰撞时平均作用力变大，又气体分子数密度不变，故压强变大，故图线①是根据温度稍高的乙实验室中记录数据画出的。 (1)实验研究对象是被封闭气体(或空气柱)； (2)为保证气体温度不变，则应缓慢调节空气柱长度，等示数稳定后读数，选项A错误； 实验中不需要测量空气柱的横截面积，可用气柱长度代替体积，选项B正确； 实验中若密封橡胶套脱落，则气体的质量会发生变化，堵住后不能继续实验，选项C错误。 (3)由图像可知，相同的压强值时，偏大，即V偏小，则可能的原因是计算密封气体体积时，无法加上注射器下面橡胶套内气体体积，故选A。 Keep thinking Lavf58.29.100 $