实验　探究气体等温变化的规律-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

第二章气体、固体和液体2．气体的等温变化第2课时实验探究气体等温变化的规律课前预习反馈

1．实验目的探究气体等温变化的规律。2．实验方法控制变量法。控制一定质量气体的温度不变，探究压强与体积的关系。3．实验原理在保证密闭的注射器中气体的质量和温度不变的条件下，通过改变密闭气体的体积，由压力表读出对应气体体积的压强值，来研究在恒温下气体的体积和压强的关系。4．实验装置如图所示，注射器下端的开口有橡胶套，它和柱塞一起把一段空气柱封闭在注射器玻璃管中，这段空气柱就是我们的研究对象。5．实验数据的收集空气柱的压强p可以从压力表上读出，空气柱的长度l可以在玻璃管侧的刻度尺上读出，空气柱的长度l与横截面积S的乘积就是它的体积V。用手把柱塞向下压或向上拉，得出体积与对应压强的几组数据。记录在下表中。序号12345压强

体积

6．实验数据的处理(1)猜想：由实验观察及记录数据可知，空气柱的体积越小，其压强就越大，即空气柱的压强与体积成反比。7．实验结论一定质量的气体，在温度不变的情况下，其压强与体积的倒数成正比，即压强p与体积V成反比。8．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圆筒，以防止圆筒从手吸收热量，引起内部气体温度变化。(3)实验中应保持气体的质量不变，故实验装置要有良好的密封性。(4)在这个实验中，由于气体体积与长度成正比，因此研究气体体积与压强的关系时，不用测量空气柱的横截面积。(5)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与柱塞底面相平。课内互动探究探究

教材原型试验典|例|剖|析1．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活塞得到了a、b、c、d四组实验数据。如图甲是压力表记录b组数据时的状态。通过记录对应的四组封闭气柱的长度值L(单位：cm)算出体积，已知封闭气柱的截面积S＝2cm2，且V＝LS，若测c组数据时，读出空气柱的长度为2.0cm。(1)完善下表记录。答案：(1)1.0

4.0

0.250

(2)图见解析在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比(2)由表中数据描点，用一条直线连接，使尽可能多的点落在线上，不能落在线上的点均匀分布在线的两侧，离线较远的点舍去，如图所示如图是探究气体等温变化规律的简易装置图，表中是某小组的数据。对点训练❶序号V/mLp/×105PapV/105Pa·mL1201.001020.0202181.095219.7143161.231319.7014141.403019.6425121.635119.621(2)仔细观察发现，pV的值越来越小，可能的原因是____________。探究

创新型实验2．(2024·广东江门一模)某同学通过如图甲所示的实验装置，利用玻意耳定律来测定一颗形状不规则的小石块的体积。主要操作步骤如下：①将小石块装进注射器，把注射器活塞推至注射器某一位置，并将注射器与压强传感器连接；②缓慢移动活塞，记录注射器的刻度值V，同时记录对应的气体压强值p；③重复上述步骤②，多次测量；(1)关于该实验的操作，下列说法正确的是_____(填写选项前的字母)A．为保证封闭气体的气密性，应在活塞上均匀涂抹润滑油B．缓慢移动活塞有利于减少实验误差C．活塞移至某位置时，应迅速记录此时注射器内气柱的体积和气体的压强值D．为方便推拉活塞，应用手握注射器再推拉活塞(2)若实验过程中不慎将活塞拉出针筒，则______(选填“需要”或“不需要”)重做实验。答案：(1)AB

(2)需要(3)b解析：(1)为保证封闭气体的气密性，应在活塞上均匀涂抹润滑油，故A正确；为了保证封闭空气温度不变，应缓慢推动活塞，故B正确；活塞移至某位置时，待气柱稳定后再记录此时注射器内气柱的体积和气体的压强值，故C错误；推动活塞时，为了保证封闭空气温度不变，不可以用手握住注射器封闭空气部分，故D错误。(2)若实验过程中不慎将活塞拔出针筒，气体的质量发生变化，因此以上数据全部作废，需要重新做实验。(2024·河北石家庄高二阶段练习)(1)如图所示，用一个带有刻度的注射器及计算机辅助系统来探究气体压强与体积的关系，实验中应保持不变的物理量是________和________，它的体积可从注射器刻度直接读出，它的压强由图中的压强传感器等计算机辅助系统得到。对点训练❷(2)某同学在做“气体的压强与体积的关系”实验时，测得的实验数据在计算机屏幕上显示如下表所示，仔细观察“p·V”一栏中的数值，发现越来越小，造成这一现象的可能原因是________。序号V/mLp/(×105Pa)p·V/(×105Pa·mL)120.01.001020.020218.01.095219.714316.01.231319.701414.01.403019.642512.01.635119.621A．实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力越来越大B．实验时环境温度升高了C．实验时外界大气压强发生了变化D．实验时注射器内的气体向外发生了泄漏答案：(1)温度气体质量(2)D解析：(1)实验的条件是温度不变、气体质量一定，研究气体压强和体积的关系，体积可从注射器刻度直接读出。课堂达标检测1．(2024·江苏南通高二下月考)Phyphox是一款利用Android手机传感器来进行物理实验的手机应用软件，它能获取手机上的多种传感器原始数据。两位同学利用该软件来测量手机的体积，如图所示，将一个可以测量气体压强的手机封闭在注射器中，缓慢推动注射器的活塞，记录活塞在不同位置时注射器的示数和封闭气体的压强。(1)关于该实验的操作，下列说法中正确的是____。A．在活塞上涂抹润滑油只是为了减小摩擦B．为了稳定推动活塞，需要用手握住注射器C．缓慢推动活塞是为了保持封闭气体温度不变D．改变活塞位置后可立即进行读数(2)下表是某一位同学测量的两组实验数据，由此可知手机的体积为________cm3。(结果保留一位小数)序号V(ml)p(kPa)15301033.025001104.0(3)实验结束后，同学们发现官网提供的手机体积参数比实验测量值稍大，其原因是_______________________________。答案：(1)C

(2)63.5

(3)软管内有气体，软管的体积不可以忽略解析：(1)在活塞与注射器壁间涂适量的润滑油作用是为了保证不漏气，故A错误；为保证气体做等温变化，不能用手握住注射器，故B错误；缓慢推动活塞是为了保持封闭气体温度不变，故C正确；改变活塞位置，等稳定后再进行读数，故D错误。(2)设手机的体积为V0，气体做等压变化，则p1(V1－V0)＝p2(V2－V0)，解得手机的体积为V0＝63.5cm3。(3)实验结束后，同学们发现官网提供的手机体积参数比实验测量值稍大，其原因是软管内有气体，软管的体积不可以忽略。2．(2024·广东茂名二模)某同学为了测量固体药物的体积，设计了如图甲所示的测量装置(装置密封性良好)。要测量步骤如下：①把待测药物放进注射器内；②把注射器活塞推至适当位置，然后将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机连接；③移动活塞，记录注射器的刻度值V，以及气体压强值p；④重复上述步骤③，多次测量；⑤根据记录的数据，作出图像，并利用图像计算药物体积。(1)在操作步骤③中，应________(选填“缓慢”“快速”或“以任意速度”)移动活塞。(3)选择合适的坐标后，该同学通过描点作图，得到的直线图像如图乙所示，其延长线分别交横、纵坐标于a、b，则待测药物的体积为________(用题目中已知量表示)。(4)由于压强传感器和注射器连接处软管存在一定容积，由此造成的测量值与真实值相比________(选填“偏大”“偏小”或“相同”)。3．(2024·重庆巴蜀中学高二阶段检测)(1)“验证玻意耳定律实验”读数过程中，不能用手握住注射器，这是为了________________。用橡皮帽封住注射器小孔，这是为了__________________。

(2)在“验证玻意耳定律”的实验中，对气体的初状态和末状态的测量和计算都正确无误。结果末状态的pV值与初状态的p0V0值明显不等。造成这一结果的可能原因是在实验过程中(

)A．气体温度发生变化B．气体与外界间有热交换C．有气体泄漏D．体积改变得太迅速答案：(1)保持气体的温度恒定保持气体的质量不变(2)ACD解析：(1)“验证玻意耳定律实验”实验读数过程中，不能用手握住注射器，这是为了保持气体的温度恒定。用橡皮帽封住注射器小孔，防止漏气，这是为了保持气体的质量不变。

(2)气体温度发生变化，则pV值会发生变化，选项A正确；气体与外界间有热交换，则pV值不一定发生变化，选项B错误；有气体泄漏，则pV值会减小，选项C正确；体积改变得太迅速，则会使气体的温度发生变化，则pV值会变化，选项D正确。故选ACD。4．(2024·湖南长沙市南雅中学高二期中)在“用DIS研究在温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”实验中。(1)本实验主要是通过压强传感器测得气体压强值，气体体积则是通过__________________得到。(2)