第二章氣體、固體和液體2．氣體的等溫變化第2課時實驗探究氣體等溫變化的規(guī)律課前預習反饋

1．實驗目的探究氣體等溫變化的規(guī)律。2．實驗方法控制變量法?？刂埔欢ㄙ|(zhì)量氣體的溫度不變，探究壓強與體積的關(guān)系。3．實驗原理在保證密閉的注射器中氣體的質(zhì)量和溫度不變的條件下，通過改變密閉氣體的體積，由壓力表讀出對應(yīng)氣體體積的壓強值，來研究在恒溫下氣體的體積和壓強的關(guān)系。4．實驗裝置如圖所示，注射器下端的開口有橡膠套，它和柱塞一起把一段空氣柱封閉在注射器玻璃管中，這段空氣柱就是我們的研究對象。5．實驗數(shù)據(jù)的收集空氣柱的壓強p可以從壓力表上讀出，空氣柱的長度l可以在玻璃管側(cè)的刻度尺上讀出，空氣柱的長度l與橫截面積S的乘積就是它的體積V。用手把柱塞向下壓或向上拉，得出體積與對應(yīng)壓強的幾組數(shù)據(jù)。記錄在下表中。序號12345壓強

體積

6．實驗數(shù)據(jù)的處理(1)猜想：由實驗觀察及記錄數(shù)據(jù)可知，空氣柱的體積越小，其壓強就越大，即空氣柱的壓強與體積成反比。7．實驗結(jié)論一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，其壓強與體積的倒數(shù)成正比，即壓強p與體積V成反比。8．實驗注意事項(1)改變氣體體積時，要緩慢進行，等穩(wěn)定后再讀出氣體壓強，以防止氣體體積變化太快，氣體的溫度發(fā)生變化。(2)實驗過程中，不要用手接觸注射器的圓筒，以防止圓筒從手吸收熱量，引起內(nèi)部氣體溫度變化。(3)實驗中應(yīng)保持氣體的質(zhì)量不變，故實驗裝置要有良好的密封性。(4)在這個實驗中，由于氣體體積與長度成正比，因此研究氣體體積與壓強的關(guān)系時，不用測量空氣柱的橫截面積。(5)本實驗測量體積時誤差主要出現(xiàn)在長度的測量上，由于柱塞不能與刻度尺非?？拷首x數(shù)時注意視線一定與柱塞底面相平。課內(nèi)互動探究探究

教材原型試驗典|例|剖|析1．在利用特制的注射器做“探究氣體等溫變化的規(guī)律”實驗中，某小組同學通過壓力連桿上拉或下壓活塞得到了a、b、c、d四組實驗數(shù)據(jù)。如圖甲是壓力表記錄b組數(shù)據(jù)時的狀態(tài)。通過記錄對應(yīng)的四組封閉氣柱的長度值L(單位：cm)算出體積，已知封閉氣柱的截面積S＝2cm2，且V＝LS，若測c組數(shù)據(jù)時，讀出空氣柱的長度為2.0cm。(1)完善下表記錄。答案：(1)1.0

4.0

0.250

(2)圖見解析在溫度不變的情況下，壓強p與體積V成反比(2)由表中數(shù)據(jù)描點，用一條直線連接，使盡可能多的點落在線上，不能落在線上的點均勻分布在線的兩側(cè)，離線較遠的點舍去，如圖所示如圖是探究氣體等溫變化規(guī)律的簡易裝置圖，表中是某小組的數(shù)據(jù)。對點訓練?序號V/mLp/×105PapV/105Pa·mL1201.001020.0202181.095219.7143161.231319.7014141.403019.6425121.635119.621(2)仔細觀察發(fā)現(xiàn)，pV的值越來越小，可能的原因是____________。探究

創(chuàng)新型實驗2．(2024·廣東江門一模)某同學通過如圖甲所示的實驗裝置，利用玻意耳定律來測定一顆形狀不規(guī)則的小石塊的體積。主要操作步驟如下：①將小石塊裝進注射器，把注射器活塞推至注射器某一位置，并將注射器與壓強傳感器連接；②緩慢移動活塞，記錄注射器的刻度值V，同時記錄對應(yīng)的氣體壓強值p；③重復上述步驟②，多次測量；(1)關(guān)于該實驗的操作，下列說法正確的是_____(填寫選項前的字母)A．為保證封閉氣體的氣密性，應(yīng)在活塞上均勻涂抹潤滑油B．緩慢移動活塞有利于減少實驗誤差C．活塞移至某位置時，應(yīng)迅速記錄此時注射器內(nèi)氣柱的體積和氣體的壓強值D．為方便推拉活塞，應(yīng)用手握注射器再推拉活塞(2)若實驗過程中不慎將活塞拉出針筒，則______(選填“需要”或“不需要”)重做實驗。答案：(1)AB

(2)需要(3)b解析：(1)為保證封閉氣體的氣密性，應(yīng)在活塞上均勻涂抹潤滑油，故A正確；為了保證封閉空氣溫度不變，應(yīng)緩慢推動活塞，故B正確；活塞移至某位置時，待氣柱穩(wěn)定后再記錄此時注射器內(nèi)氣柱的體積和氣體的壓強值，故C錯誤；推動活塞時，為了保證封閉空氣溫度不變，不可以用手握住注射器封閉空氣部分，故D錯誤。(2)若實驗過程中不慎將活塞拔出針筒，氣體的質(zhì)量發(fā)生變化，因此以上數(shù)據(jù)全部作廢，需要重新做實驗。(2024·河北石家莊高二階段練習)(1)如圖所示，用一個帶有刻度的注射器及計算機輔助系統(tǒng)來探究氣體壓強與體積的關(guān)系，實驗中應(yīng)保持不變的物理量是________和________，它的體積可從注射器刻度直接讀出，它的壓強由圖中的壓強傳感器等計算機輔助系統(tǒng)得到。對點訓練?(2)某同學在做“氣體的壓強與體積的關(guān)系”實驗時，測得的實驗數(shù)據(jù)在計算機屏幕上顯示如下表所示，仔細觀察“p·V”一欄中的數(shù)值，發(fā)現(xiàn)越來越小，造成這一現(xiàn)象的可能原因是________。序號V/mLp/(×105Pa)p·V/(×105Pa·mL)120.01.001020.020218.01.095219.714316.01.231319.701414.01.403019.642512.01.635119.621A．實驗時注射器活塞與筒壁間的摩擦力越來越大B．實驗時環(huán)境溫度升高了C．實驗時外界大氣壓強發(fā)生了變化D．實驗時注射器內(nèi)的氣體向外發(fā)生了泄漏答案：(1)溫度氣體質(zhì)量(2)D解析：(1)實驗的條件是溫度不變、氣體質(zhì)量一定，研究氣體壓強和體積的關(guān)系，體積可從注射器刻度直接讀出。課堂達標檢測1．(2024·江蘇南通高二下月考)Phyphox是一款利用Android手機傳感器來進行物理實驗的手機應(yīng)用軟件，它能獲取手機上的多種傳感器原始數(shù)據(jù)。兩位同學利用該軟件來測量手機的體積，如圖所示，將一個可以測量氣體壓強的手機封閉在注射器中，緩慢推動注射器的活塞，記錄活塞在不同位置時注射器的示數(shù)和封閉氣體的壓強。(1)關(guān)于該實驗的操作，下列說法中正確的是____。A．在活塞上涂抹潤滑油只是為了減小摩擦B．為了穩(wěn)定推動活塞，需要用手握住注射器C．緩慢推動活塞是為了保持封閉氣體溫度不變D．改變活塞位置后可立即進行讀數(shù)(2)下表是某一位同學測量的兩組實驗數(shù)據(jù)，由此可知手機的體積為________cm3。(結(jié)果保留一位小數(shù))序號V(ml)p(kPa)15301033.025001104.0(3)實驗結(jié)束后，同學們發(fā)現(xiàn)官網(wǎng)提供的手機體積參數(shù)比實驗測量值稍大，其原因是_______________________________。答案：(1)C

(2)63.5

(3)軟管內(nèi)有氣體，軟管的體積不可以忽略解析：(1)在活塞與注射器壁間涂適量的潤滑油作用是為了保證不漏氣，故A錯誤；為保證氣體做等溫變化，不能用手握住注射器，故B錯誤；緩慢推動活塞是為了保持封閉氣體溫度不變，故C正確；改變活塞位置，等穩(wěn)定后再進行讀數(shù)，故D錯誤。(2)設(shè)手機的體積為V0，氣體做等壓變化，則p1(V1－V0)＝p2(V2－V0)，解得手機的體積為V0＝63.5cm3。(3)實驗結(jié)束后，同學們發(fā)現(xiàn)官網(wǎng)提供的手機體積參數(shù)比實驗測量值稍大，其原因是軟管內(nèi)有氣體，軟管的體積不可以忽略。2．(2024·廣東茂名二模)某同學為了測量固體藥物的體積，設(shè)計了如圖甲所示的測量裝置(裝置密封性良好)。要測量步驟如下：①把待測藥物放進注射器內(nèi)；②把注射器活塞推至適當位置，然后將注射器與壓強傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機連接；③移動活塞，記錄注射器的刻度值V，以及氣體壓強值p；④重復上述步驟③，多次測量；⑤根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，作出圖像，并利用圖像計算藥物體積。(1)在操作步驟③中，應(yīng)________(選填“緩慢”“快速”或“以任意速度”)移動活塞。(3)選擇合適的坐標后，該同學通過描點作圖，得到的直線圖像如圖乙所示，其延長線分別交橫、縱坐標于a、b，則待測藥物的體積為________(用題目中已知量表示)。(4)由于壓強傳感器和注射器連接處軟管存在一定容積，由此造成的測量值與真實值相比________(選填“偏大”“偏小”或“相同”)。3．(2024·重慶巴蜀中學高二階段檢測)(1)“驗證玻意耳定律實驗”讀數(shù)過程中，不能用手握住注射器，這是為了________________。用橡皮帽封住注射器小孔，這是為了__________________。

(2)在“驗證玻意耳定律”的實驗中，對氣體的初狀態(tài)和末狀態(tài)的測量和計算都正確無誤。結(jié)果末狀態(tài)的pV值與初狀態(tài)的p0V0值明顯不等。造成這一結(jié)果的可能原因是在實驗過程中(

)A．氣體溫度發(fā)生變化B．氣體與外界間有熱交換C．有氣體泄漏D．體積改變得太迅速答案：(1)保持氣體的溫度恒定保持氣體的質(zhì)量不變(2)ACD解析：(1)“驗證玻意耳定律實驗”實驗讀數(shù)過程中，不能用手握住注射器，這是為了保持氣體的溫度恒定。用橡皮帽封住注射器小孔，防止漏氣，這是為了保持氣體的質(zhì)量不變。

(2)氣體溫度發(fā)生變化，則pV值會發(fā)生變化，選項A正確；氣體與外界間有熱交換，則pV值不一定發(fā)生變化，選項B錯誤；有氣體泄漏，則pV值會減小，選項C正確；體積改變得太迅速，則會使氣體的溫度發(fā)生變化，則pV值會變化，選項D正確。故選ACD。4．(2024·湖南長沙市南雅中學高二期中)在“用DIS研究在溫度不變時，一定質(zhì)量的氣體壓強與體積的關(guān)系”實驗中。(1)本實驗主要是通過壓強傳感器測得氣體壓強值，氣體體積則是通過__________________得到。(2)