《实验：探究气体等温变化的规律》课件

第1课时实验:探究气体等温变化的规律第二章内容索引0102课前篇自主预习课堂篇探究学习学习目标思维导图1.知道什么是等温变化。(物理观念)2.会测量气体的压强与体积,能作出气体的p-V图像、p-图像,并通过图像得出等温情况下p、V的关系。(科学探究)课前篇自主预习必备知识一、实验目的研究一定质量的气体,在温度保持不变时,它的压强与体积变化时的关系。二、实验器材带铁夹的铁架台、注射器、柱塞(与压力表密封连接)、压力表、橡胶套、刻度尺。三、实验原理1.实验研究对象: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。这段空气柱就是研究对象。2.实验方法:在保证密闭注射器中气体的质量和温度不变的条件下,研究气体的压强与体积的变化关系。3.物理量的测量(1)空气柱的压强值从与其相连的压力表读取。(2)空气柱的体积等于空气柱的长度l与横截面积S的乘积,空气柱的长度l可以通过刻度尺读取。四、实验步骤1.安装实验器材。2.将注射器活塞推到刻度2处,记下此时的压强值和对应的体积值,填入表格。3.把柱塞缓慢地向下压或向上拉,使刻度值分别为1.5、1、0.5(或2.5、3…)记下对应的压强和体积。五、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。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。六、注意事项1.改变气体体积时,要缓慢进行。2.实验过程中,不要用手接触注射器的外壁。3.实验前要在柱塞上涂抹润滑油以防止漏气。4.读数时视线要与柱塞底面平行。5.作p-图像时,应使尽可能多的点落在直线上,不在直线上的点应均匀分居于直线两侧,偏离太大的点应舍弃掉。自我检测正误判断,判断结果为错误的小题请说明原因。1.实验中空气柱的体积等于空气柱的长度乘以气柱的横截面积。(

)答案

√2.实验中空气柱的体积变化快慢对实验结果没有影响。(

)答案

×解析

气体的体积变化快会使气体的温度不能总是与外界环境温度保持相等且不变。3.实验中可以用手触摸注射器的空气柱部分。(

)答案

×解析

用手触摸注射器的空气柱部分会使手的温度影响气体,不能保持温度不变。4.实验中橡胶套不能漏气。(

)答案

√5.若根据实验数据画出的p-图像是直线,则气体的压强与体积成反比。(

)答案

×解析

只有p-图像是过原点的倾斜直线,气体的压强与体积才成反比。

课堂篇探究学习探究一实验原理与步骤例1(北京海淀区二模)如图所示,用气体压强传感器探究气体等温变化的规律,操作步骤如下:①在注射器内用活塞封闭一定质量的气体,将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接起来;②移动活塞至某一位置,记录此时注射器内封闭气体的体积V1和由计算机显示的气体压强值p1;③重复步骤②,多次测量并记录;④根据记录的数据,作出相应图像,分析得出结论。(1)(多选)关于本实验的基本要求,下列说法中正确的是

(选填选项前的字母)。

A.移动活塞时应缓慢一些B.封闭气体的注射器应密封良好C.必须测出注射器内封闭气体的质量D.气体的压强和体积必须用国际单位(2)为了能最直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系,应作出

(选填“p-V”或“p-”)图像。对图线进行分析,如果在误差允许范围内该图线是一条

,就说明一定质量的气体在温度不变时,其压强与体积成反比。

答案

(1)AB

(2)p-

过原点的倾斜直线

解析

(1)由于该实验是“用气体压强传感器探究气体等温变化的规律”,条件是对于一定质量的气体而言的,故实验中不能出现漏气的现象,移动活塞时,外界对气体做功或者气体对外做功,如果太快的话,气体的温度就可能会发生变化,故A、B正确;等温变化的规律为p1V1=p2V2,所以不必测出气体的质量,只要看它是否满足这样的变化规律即可,故C错误;只要压强p两边的单位统一,体积V两边的单位统一,就可以得出等温变化的规律,故D错误。(2)如果作p-V图像,因为它们的乘积是不变的,故这个图像应该是一条曲线,不能直观地判断压强p与体积V的数量关系,直线更能形象直观地体现二者规律方法

1.保证气体质量不变的方法:针筒要密封,为此可于实验前在柱塞上涂好润滑油,防止漏气。2.保证气体温度不变的方法:(1)改变气体体积时,要缓慢进行。(2)实验操作时不要用于触摸注射器的空气柱部分。(3)改变气体体积后不要立即读数,待稳定后再读数。3.实验数据处理:用p-V图像处理数据时,得到的图线是双曲线;用p-图像处理数据时,得到的图线是过原点的倾斜直线,图线的斜率等于pV,且保持不变。变式训练研究一定质量气体在温度不变时,压强与体积关系的实验装置如图甲所示,实验步骤如下:①把注射器活塞移至注射器中间位置,将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接。②移动活塞,记录注射器的刻度值V,同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p。③用V-图像处理实验数据,得出如图乙所示的图线。

(1)为了保持封闭气体的质量不变,实验中采取的主要措施是

。

(2)为了保持封闭气体的温度不变,实验中采取的主要措施是

和

。

(3)如果实验操作规范正确,但如图所示的V-图线不过原点,则V0代表

。

答案

(1)在注射器活塞上涂抹润滑油(2)移动活塞要缓慢

不能用手握住注射器封闭气体部分(3)注射器与压强传感器连接部位的气体体积解析

(1)为了保持封闭气体的质量不变,实验中采取的主要措施是在注射器活塞上涂抹润滑油。这样可以保持气密性。(2)为了保持封闭气体的温度不变,实验中采取的主要措施是移动活塞要缓慢;不能用手握住注射器封闭气体部分。这样能保证装置与外界温度一样且不变。(3)如果实验操作规范正确,但图线不过原点,则V0代表注射器与压强传感器连接部位的气体体积。探究二实验数据处理例2

对一定质量的气体,在等温条件下得出体积V与压强p的数据如下表:V/m31.000.500.400.250.20p/(×105

Pa)1.453.103.955.987.70(1)根据所给数据在坐标纸上(如图所示)画出p-图线。

(2)由画出的图线可得结论是

。

(3)如图甲、乙两同学在实验中得到的p-图像,若两人实验时均操作无误且选取的坐标标度相同,那么两图像斜率不同的主要原因是

。

答案

(1)见解析图(2)一定质量的气体,在温度不变的情况下,压强与体积成反比(3)研究气体的质量不同(或同质量气体在不同温度下研究)解析

(1)作图如图所示

1．(多选)一定质量的气体，在等温变化的过程中，下列物理量一定不发生变化的是

(

)A．分子的平均速率B．单位体积内的分子数C．气体的压强D．分子总数【答案】AD【解析】由于气体等温变化，温度不变，分子的平均动能不变，分子的平均速率不发生变化，A正确；由于是针对一定质量的气体，所以气体的分子总数不变，D正确；在等温变化中，p和V在发生变化，单位体积内的分子数由于体积V的变化而变化，故B、C错误．【答案】ACD3．(多选)如图所示是一定质量气体的两条等温线，则下列关于各状态温度的说法中正确的是(A、B、C、D为四种状态) (

)A．tA＝tB

B．tB＝tCC．tC>tD

D．tD>tA【答案】AD【解析】根据图像的变化规律可知tC＝tD>tA＝tB．故A、D正确．4．如图，竖直放置、开口向下的试管内用水银封闭一段气体，若试管自由下落，则管内气体

(

)A．压强增大，体积增大B．压强增大，体积减小C．压强减小，体积增大D．压强减小，体积减小【答案】B【解析】试管竖直放置时，封闭的气体压强为p＝p0－ρgh；试管自由下落时，封闭的气体压强为p＝p0，根据玻意耳定律pV＝C，知压强增大，则体积减小，故B正确．5．(多选)如图所示，在一个恒温池中，一串串气泡由池底慢慢升到水面，有趣的是气泡在上升过程中，体积逐渐变大，下列对气泡内气体分子的描述正确的有

(

)A．气体分子的平均速率不变B．气体分子数密度增加C．气体分子数密度不变D．气体分子对气泡壁单位面积的平均作用力减小【答案】AD【解析】在气泡缓慢浮起时，温度不变，而压强减小，气体分子对气泡壁单位面积的平均作用力减小，故D正确．由玻