第1章 第4节　科学探究：气体压强与体积的关系（课件 学案）高中物理鲁科版（2019）选择性必修 第三册

第4节　科学探究：气体压强与体积的关系 (实验课———基于经典科学探究) 一、气体的状态参量 1．气体的宏观状态可以用_____、_____和_____三个物理量来描述。 2．热力学温度与摄氏温度的关系：T＝_____ K。 3．气体的压强 (1)产生原因：大量气体分子频繁撞击容器壁，使容器壁受到一个_____的压力，从而产生压强。 (2)压强特点：气体内部压强_____。 (3)影响因素：气体的_____和_____的分子数。 [典例]　若已知大气压强为p0，图中各装置均处于静止状态。 (1)已知液体密度均为ρ，重力加速度为g，求各被封闭气体的压强。 (2)如图f、g中两个气缸质量均为M，内部横截面积均为S，两个活塞的质量均为m，左边的气缸静止在水平面上，右边的活塞和气缸竖直悬挂在天花板下。两个气缸内分别封闭有一定质量的空气A、B，重力加速度为g，活塞与缸壁之间无摩擦，求封闭气体A、B的压强各多大？ 尝试解答： [微点拨] 1．封闭气体压强的计算方法 (1)取等压面法 根据同种液体在同一水平液面处压强相等，在连通器内灵活选取等压面，由两侧压强相等列方程求解压强。 如图所示，图中液面C、D处压强相等，则pA＝p0＋ph。 (2)力平衡法 选与封闭气体接触的液柱(或活塞、气缸)为研究对象进行受力分析，由F合＝0列式求气体压强。 2．决定气体压强大小的微观因素 (1)气体分子的密集程度：气体分子密集程度(即单位体积内气体分子的数目)越大，在单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数就越多，气体压强就越大。 (2)气体分子的平均动能：气体的温度越高，气体分子的平均动能就越大，单个气体分子与器壁碰撞时(可视为弹性碰撞)给器壁的平均冲力就越大；从另一方面讲，分子的平均速率越大，在单位时间内器壁受气体分子撞击的次数就越多，累计冲力就越大，气体压强就越大。 [对点训练] 1.某同学为了表演“轻功”，他站上了一块由气球垫放的轻质硬板，如图所示。气球内充有气体，气体的压强(　　) A．是由气体受到的重力产生的 B．是由大量气体分子不断地碰撞气球壁而产生的 C．大小只取决于气体分子数量的多少 D．大小只取决于气体温度的高低 2．(2024·泉州高二月考)如图所示，内壁光滑的气缸竖直放置在水平地面上，T形活塞的质量为M，下底面积为S，上底面积为4S，若大气压强为p0，重力加速度为g，则被封闭气体的压强p等于(　　) A．4p0＋ B．3p0＋ C．p0＋ D．条件不够，无法判断 二、实验：探究气体压强与体积的关系 一、实验装置 二、实验原理 以玻璃管内封闭的气体为研究对象，可由气压计读出管内气体的压强，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．组装实验器材。 2．缓慢移动活塞，将活塞置于初始位置。 3．记下此时玻璃管中气体的体积V0和气压计的示数p0。 4．缓慢移动活塞，改变活塞的位置，记下玻璃管中气体的体积V1、V2、V3、…和气压计的示数p1、p2、p3、…，填入所设计的表格中。 二、数据处理 1．计算出、、、、…并填入表格中。 2．作出p 图像，若图像是过原点的倾斜直线，说明可以得出结论：一定质量的气体，温度保持不变时，气体的压强和体积成反比。 [关键点反思] 1．在探究气体压强与体积的关系的实验中采用的是哪种物理方法？ 2．本实验的研究对象是什么？ 3．为保持温度不变，实验过程中能不能用手握住玻璃管有气体的位置？ 考法(一)　实验基本操作 [例1]　小华同学利用圆柱体注射器选取一段空气柱为研究对象来“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”，实验装置如图甲所示，它由注射器与气压计组成。 (1)实验的条件：在柱塞上涂油防止漏气，以保证气体_____不变；缓慢地推、拉柱塞，以保证气体在体积改变时_____ ... ...