第二章　2　气体的等温变化 学案（学生版+教师版）—2024年春高中物理人教版选择性必修三

2　气体的等温变化 [学习目标]　 1.知道什么是气体的等温变化，经历探究气体等温变化规律的实验过程。 2.对比气体的p－V图像、p－图像，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)。 3.知道玻意耳定律的内容、表达式及适用条件，能应用玻意耳定律解决实际问题。 一、实验：探究气体等温变化的规律 1．实验目的：探究一定质量的气体，在温度不变的条件下，其_____与_____变化时的关系。 2．研究对象(系统)：注射器内被封闭的_____。 3．实验思路：在保证密闭注射器中气体的_____和_____不变的条件下，通过改变密闭注射器中气体的体积，由压力表读出对应气体的压强值，进而研究在恒温条件下气体的压强与体积的关系。 4．实验器材：带铁夹的铁架台、_____、柱塞(与压力表密封连接)、压力表、_____、刻度尺。 5．物理量的测量 (1)密封气体：用橡胶套在玻璃管中密封一定质量的气体(气体的体积大约是玻璃管容积的一半)。 (2)安装固定：将压力表和玻璃管按如图方式固定在铁架台上。 (3)记录压强p，测量体积V ①空气柱的压强p可以从仪器上方的指针读出； ②空气柱的长度l可以在玻璃管两侧的刻度尺上读出，空气柱的长度l与横截面积S的乘积就是它的体积V； ③用手把柱塞向下压或向上拉，读出体积与压强的几组数据填入表格。 次数 1 2 3 4 5 6 压强(p) 空气柱长度(l) 体积(V) 体积的倒数() 6.数据分析： (1)作p－V图像 以压强p为纵坐标，以体积V为横坐标，用采集的各组数据在坐标纸上描点，绘出等温曲线，如图所示。观察p－V图像的特点看能否得出p、V的定量关系。 (2)作p－图像 以压强p为纵坐标，以为横坐标，在坐标纸上描点。如果p－图像中的各点位于过原点的同一条直线上(如图)，就说明压强p跟成正比，即压强与体积成反比。如果不在同一条直线上，我们再尝试其他关系。 (3)实验结论：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强跟体积的倒数成_____，即压强与体积成_____。 7．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，故实验前应在柱塞上涂好润滑油，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？ _____ _____ 例1　(2022·无锡市高二期中)使用如图装置做“探究气体压强与体积的关系”的实验，已知压力表通过细管与注射器内的空气柱相连，细管隐藏在柱塞内部未在图中标明。 (1)本实验的研究对象是_____(选填图中文字)，实验中应保持不变的气体参量是_____。 (2)实验过程中，下列哪一项操作是正确的_____。 A．推拉柱塞时，动作要快 B．为方便推拉柱塞，手可握住注射器含有气体的部分 C．注射器开口处的橡胶套脱落后，应迅速重新装上继续实验 D．柱塞与针筒之间涂油主要是为了减小摩擦 E．玻璃管外侧刻度均匀，但并非准确地等于1 cm、2 cm…这对实验结果的可靠性不会有影响 例2　在利用特制的注射器做“探究气体等温变化的规律”实验中，某小组同学通过压力连杆上拉或下压柱塞得到了如下表四组实验数据。如图甲是压力表记录第2组数据时的状态。通过记录对应的四个封闭气柱的长度L(单位：cm)算出体积，已知封闭气柱的横截面积S＝ 2 cm2，且V＝LS，若测第3组数据时，读出空气柱的长度为2.0 cm。 (1)完善下表： 次数 1 2 3 4 压强p(×105 Pa) 0.8 ____ 1.6 1.9 体积V(cm3) 8 6.4 ____ 3.4 体积倒数(cm－3) 0.125 0.156 ____ 0.294 (2)根据上表数据在图乙所示坐标系中作p－图 ... ...