第二章 第2节　第1课时　实验：探究气体等温变化的规律（课件 学案）高中物理人教版（2019）选择性必修 第三册

第2节　气体的等温变化 第1课时实验：探究气体等温变化的规律 (实验课—基于经典科学探究) 一、实验装置 二、实验原理 如图所示，以玻璃管内封闭的气体为研究对象，可由压力表读出管内气体压强，从玻璃管的刻度上直接读出管内气体的体积。在保持气体温度不变的情况下，改变气体的体积，测量多组数据即可研究气体压强与体积之间的关系。 一、实验步骤　 1．实验前，在柱塞上均匀地抹上一层轻质润滑油。 2．把仪器竖直地固定在铁架台上。 3．先卸下玻璃管下端的橡胶套，移动柱塞至一定位置(对应于体积标尺的一定刻度)，再把橡胶套装上、拧紧。此时，封闭的气体就是我们研究的对象，压强为1个标准大气压。 4．用手缓慢向上提或向下压玻璃管里的柱塞，改变气体的体积，并读出对应于不同体积时气体的压强。取得5组数据，并将数据填入表中。 5．完成实验，卸下仪器并放回原处。 6．作出p V图像以及p 图像，得出一定质量气体压强与其体积的关系。 二、数据处理　 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，能否得出p、V的定量关系。 2．作p 图像 以压强p为纵坐标，以体积的倒数为横坐标，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跟体积的倒数成正比，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，其压强与体积的倒数成正比。 [关键点反思] 1．“探究气体等温变化的规律”的实验过程中如何保证气体的质量不变？ 2．实验过程中如何保证被封闭气体温度不变？ 考法(一)　实验基本操作 [例1]　某同学用如图所示装置探究气体做等温变化的规律。 (1)下列各项要求中，属于本实验必须要做到的是_____； A．在等温条件下操作 B．玻璃管的密封性良好 C．测量所封闭气体的质量 D．气体的压强和体积必须用国际单位 (2)某小组某次实验只记录了如表格所示的两组数据。 数据序号 均匀玻璃管内 空气柱长度l/cm 空气柱的压强 p/(×105 Pa) 1 39.8 1.024 2 40.3 0.998 小王认为，这两组数据很好地体现了气体等温变化的规律，因为两组数据p和V的乘积几乎相等，说明p跟V成反比；小李却认为，如果把这两组数据在纵坐标为p、横坐标为的坐标系中描点，这两点连线的延长线将不经过坐标原点，因此这两组数据没有反映气体等温变化的规律。对此你有什么看法？ 考法(二)　数据处理和误差分析 [例2]　(2024·白城高二月考)某实验小组用如图甲所示 实验装置来探究一定质量的气体发生等温变化遵循的规律。 (1)实验时，为判断气体压强与体积的关系，_____(选填“需要”或“不需要”)测出空气柱的横截面积； (2)实验中空气柱体积变化缓慢，可认为_____保持不变。为了直观地判断压强p与体积V的数量关系，应作出_____(选填“p V”或“p ”)图像； 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>T2； (3)另一小组根据实验数据作出的V 图线如图丙所示，若他们的实验操作无误，造成图线不过原点的原因可能是_____ _____。 一定质量的气体，在温度不变的条件下，p与V成反比，利用图像探究p与V的关系时，应采用“化曲为直”的思想，作出p 图像或V 图像。 　　　 考法(三)　源于经典实验的创新考查 [例3]　(2023·山东高考)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)。逐次增加砝码质 ... ...