物理學案（新教材粵教版）第十五章實驗十六探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強與體積的關系

實驗十六探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強與體積的關系目標要求1.學會探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強與體積的關系.2.會用圖像法處理實驗數(shù)據(jù)．實驗技能儲備1．實驗器材：注射器、橡膠套、壓力表等(如圖所示)．2．實驗數(shù)據(jù)的獲取空氣柱的壓強p可以從儀器上方的壓力表讀出，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.把柱塞緩慢地向下壓或向上拉，讀出空氣柱的長度與壓強的幾組數(shù)據(jù)．3．實驗數(shù)據(jù)的處理在等溫過程中，氣體的壓強和體積的關系在p－V圖像中呈現(xiàn)為雙曲線的一支，如圖甲所示．處理實驗數(shù)據(jù)時，要通過變換，即畫p－eq\f(1,V)圖像，把雙曲線變?yōu)橹本€，說明p和V成反比，如圖乙所示．這是科學研究中常用的數(shù)據(jù)處理的方法，因為一次函數(shù)反映的物理規(guī)律比較直接，容易得出相關的對實驗研究有用的參數(shù)．4．實驗結論一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強p與體積V成反比，所以p－V圖線是雙曲線的一支，但不同溫度下的圖線是不同的．如圖是一定質(zhì)量的氣體分別在T1、T2溫度下等溫變化的p－V圖線，其中溫度較高的是________．5．注意事項(1)本實驗應用控制變量法，探究在氣體______和________不變的情況下(即等溫過程)，氣體的壓強和體積的關系．(2)為保證等溫變化，實驗過程中不要用手握住注射器有氣體的部位．同時，改變體積過程應緩慢，以免影響密閉氣體的溫度．為保證氣體密閉，應在活塞與注射器內(nèi)壁間涂上潤滑油，注射器內(nèi)、外氣體的壓強差不宜過大．考點一教材原型實驗例1用圖甲所示裝置探究氣體等溫變化的規(guī)律．(1)實驗中，為找到體積與壓強的關系，________(選填“需要”或“不需要”)測空氣柱的橫截面積；(2)關于該實驗的操作，下列說法正確的有______；A．柱塞上應該涂油B．應緩慢推拉柱塞C．用手握住注射器推拉柱塞D．注射器必須固定在豎直平面內(nèi)(3)測得多組空氣柱的壓強p和體積V的數(shù)據(jù)后，以p為縱坐標，eq\f(1,V)為橫坐標，在坐標系中描點作圖；小明所在的小組不斷壓縮氣體，由測得的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)p與V的乘積值越來越小，則用上述方法作出的圖像應為圖乙中的________(選填“①”或“②”)，造成該現(xiàn)象的原因可能是________．例2如圖所示，用氣體壓強傳感器探究氣體等溫變化的規(guī)律，操作步驟如下：①在注射器內(nèi)用活塞封閉一定質(zhì)量的氣體，將注射器、壓強傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計算機逐一連接起來；②緩慢移動活塞至某一位置，待示數(shù)穩(wěn)定后記錄此時注射器內(nèi)封閉氣體的體積V1和由計算機顯示的氣體壓強值p1；③重復上述步驟②，多次測量并記錄；④根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，作出相應圖像，分析得出結論．(1)在本實驗操作的過程中，需要保持不變的量是氣體的________和________．(2)根據(jù)記錄的實驗數(shù)據(jù)，作出了如圖所示的p－V圖像．對圖線進行分析，如果在誤差允許范圍內(nèi)，p1、p2、V1、V2之間滿足關系式________________，就說明一定質(zhì)量的氣體在溫度不變時，其壓強與體積成反比．(3)在不同溫度環(huán)境下，另一位同學重復了上述實驗，實驗操作和數(shù)據(jù)處理均正確．環(huán)境溫度分別為T1、T2，且T1>T2.在如圖所示的四幅圖中，可能正確反映相關物理量之間關系的是________(選填選項前的字母)．考點二探索創(chuàng)新實驗例3某同學通過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)則的石子的體積．實驗步驟：①將石子裝進注射器，插入活塞，再將注射器通過軟管與傳感器A連接；②移動活塞，通過活塞所在的刻度讀取了多組氣體體積V，同時記錄對應的傳感器數(shù)據(jù)；③建立直角坐標系．(1)在實驗操作中，下列說法正確的是________；A．圖甲中，傳感器A為壓強傳感器B．在步驟①中，將注射器與傳感器A連接前，應把注射器活塞移至注射器最右端位置C．操作中，不可用手握住注射器封閉氣體部分，是為了保持封閉氣體的溫度不變D．若實驗過程中不慎將活塞拔出注射器，應立即將活塞插入注射器繼續(xù)實驗(2)為了在坐標系中獲得直線圖像，若取y軸為V，則x軸為________(選填“eq\f(1,p)”或“p”)；(3)選擇合適的坐標后，該同學通