2 气体的等温变化 第1课时 实验:探究气体等温变化的规律 玻意耳定律 学习任务一 实验:探究气体等温变化的规律 一、实验思路 【实验目的】 1.通过实验探究一定质量的气体在温度不变条件下的压强与体积之间的关系. 2.利用图像法处理数据,描述规律. 【实验原理】 1.实验方法:控制气体 和 不变,研究气体压强与体积的关系. 2.一定质量的气体在压强p、体积V、温度T一定时,气体便处于一个稳定的状态. 二、物理量的测量 【实验装置】 装置及安装如图甲所示 【实验步骤】 1.利用注射器选取 为研究对象,注射器下端开口处有橡胶套,它和柱塞一起把一段空气柱封闭.在实验过程中,一方面让空气柱内气体的质量不变;另一方面,让空气柱的体积变化不要太快,保证温度不发生明显的变化. 2.需要测量空气柱的体积V和空气柱的压强p,具体操作如下: (1)空气柱的长度l可以通过 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. (2)空气柱的压强p可以从与注射器内空气柱相连的压力表读取. 把柱塞缓慢地向下压或向上拉,读取空气柱的长度与压强的几组数据.示例如下表. 序号 注射器内空气柱 的长度l/cm 空气柱的压强 p/(105 Pa) 1 2 … 三、数据分析 【数据处理】 根据采集到的数据作出的p-V图像如图乙所示.图像类似于双曲线,猜想空气柱的压强与体积成反比.我们可以进一步通过图像来检验这个猜想.再以压强p为纵坐标,以 为横坐标,把采集到的各组数据在坐标纸上描点.如果p-图像是 (如图丙所示),就说明压强跟体积的倒数成正比,即压强与体积成反比. 【误差分析】 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. 四、实验结论 1.图像描述规律 (1)p-V图中等温线为双曲线的一支. (2)p-图中等温线为正比例函数图线. 2.结论叙述:一定质量的气体等温变化时,p与V成反比.此即玻意耳定律. 【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. 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. 例1 [2024·四川雅安中学月考] 用图甲所示装置探究气体等温变化的规律. (1)实验室有容积为5 mL和20 mL的两种注射器供选择,为能用较小的力作用在活塞上使气体体积发生明显变化,选用容积为 的注射器更合适;实验中,为找到体积与压强的关系, (选填“需要”或“不需要”)测出空气柱的横截面积. (2)关于该实验,下列说法正确的有 . A.活塞上应该涂油 B.应缓慢推拉柱塞 C.用手握注射器推拉柱塞 D.注射器必须固定在竖直平面内 (3)测得多组空气柱的压强p和体积V的数据后,为直观反映压强与体积之间的关系,若以p为纵坐标,则应以 为横坐标在坐标系中描点作图;小明所在的小组不断压缩气体,由测得数据发现p与V的乘积值越来越小,则用上述方法作出的图线应为图乙中的 (选填“①”或“②”),造成该现象的原因可能是 . 例2 [2024·浙江杭州高级中学月考] 在“研究温度不变时,一定质量的气体压强与体积的关系”中,一小组的同学测得一组实验数据如下: 次数 1 2 3 4 5 6 p/kPa 101.3 111.2 123.5 138.7 158.3 184.3 V/mL 10 9 8 7 6 5 (1)图甲为实验器件,实验中气体的压强可以通过压强传感器测量,气体的体积则通过 获得; (2)利用DIS实验软件上提供的数据处理功能,上述数据生成的p-V图像如图乙所示 ... ...
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