新教材2025版高中物理第二章氣體固體和液體2.氣體的等溫變化第1課時實驗：探究氣體等溫變化的規(guī)律學生用書新人教版選擇性必修第三冊

第1課時試驗：探究氣體等溫變更的規(guī)律素養(yǎng)目標1.知道等溫變更的概念，能通過試驗探究氣體等溫變更的規(guī)律．(物理觀念)2．理解探究氣體等溫變更規(guī)律的試驗，學會視察與探究，與他人合作溝通，得出試驗結論．(科學探究)3．通過表格與圖像對試驗數(shù)據(jù)進行處理與分析，培育實事求是的科學看法，激發(fā)探究科學的愛好．(科學看法與責任)自主落實·必備學問全過關一、試驗思路和物理量的測量探究一個量與多個量的關系時用1．試驗方法：限制變量法．在保證密閉注射器中氣體的________和________不變的條件下，探究氣體壓強和體積的關系．2.物理量的測量：須要測量________和________．組裝試驗器材如圖所示．空氣柱的長度l可以通過刻度尺讀取，空氣柱的長度l與橫截面積不須要測出S的乘積就是它的體積V；空氣柱的壓強p可以從與注射器內(nèi)空氣柱相連的________讀?。?1)利用注射器選取一段空氣柱為探討對象，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．(2)把柱塞緩慢地向下壓或向上拉，讀取空氣柱的長度與壓強的幾組數(shù)據(jù)．二、數(shù)據(jù)分析1．作p-V圖像以壓強p為縱坐標，體積V為橫坐標，把采集的各組數(shù)據(jù)在坐標紙上描點，繪出等溫線，如圖所示．視察p-V圖像的特點，看能否得出p、V的關系．2．作p-1V圖像以壓強p為縱坐標，體積的倒數(shù)1V為橫坐標，把采集的各組數(shù)據(jù)在坐標紙上描點．假如p-1V圖像中的各點位于過原點的同一條直線上，就說明壓強跟體積的倒數(shù)成______3．試驗結論：肯定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的狀況下，其壓強與________成正比．典例突破·實力素養(yǎng)全提升題型一教材原型試驗核心歸納1.試驗步驟(1)安裝試驗器材．(2)將注射器活塞推到刻度2處，登記此時的壓強值和對應的體積值，填入表格．(3)把柱塞緩慢地向下壓或向上拉，使刻度值分別為1.5、1、0.5(或2.5、3…)登記對應的壓強和體積．2．留意事項(1)變更氣體體積時，要緩慢進行．(2)試驗過程中，不要用手接觸注射器的外壁．(3)試驗前要在柱塞上涂抹潤滑油．(4)讀數(shù)時視線要與柱塞底面相平．應用體驗例1為了探究氣體壓強與體積的關系，試驗裝置如圖所示．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玻璃管中．試驗中空氣柱體積變更緩慢，可認為________保持不變．空氣柱的壓強p可以從儀器上方的指針讀出，空氣柱的長度L可以從玻璃管兩側(cè)的刻度尺上讀出，若空氣柱的橫截面積為S，則空氣柱的體積V＝________．為了直觀地推斷壓強p與體積V的數(shù)量關系，應作出________(選填“p-V”或“p-1V[試解]針對訓練1.用注射器做“驗證玻意耳定律”的試驗，如圖甲所示．(1)若測得注射器的全部刻度長為L，由注射器的刻度干脆讀出其容積為V，由天平測得注射器的活塞和鉤碼框架的總質(zhì)量為m1，由氣壓計讀出大氣壓強為p0，當框架兩側(cè)對稱懸掛鉤碼的總質(zhì)量為m2時，氣體壓強為________；去掉鉤碼，用彈簧測力計豎直向上拉框架，測得拉力為F，則氣體壓強為________．(2)某同學測出了注射器內(nèi)封閉氣體的幾組壓強p和體積V的值后，以p為縱軸、1V為橫軸，畫出p-1V圖像如圖乙、丙、丁所示，則乙產(chǎn)生的緣由可能是________；丙產(chǎn)生的緣由A．各組的p、1VB．試驗過程中有漏氣現(xiàn)象C．試驗過程中氣體溫度上升D．在計算壓強時，沒有計入由活塞和框架的重力引起的壓強題型二探究創(chuàng)新試驗應用體驗例2用DIS探討肯定質(zhì)量的氣體在溫度不變時壓強與體積關系的試驗裝置如圖中所示，試驗步驟如下：①把注射器活塞移至注射器中間位置，將注射器與壓強傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機逐一連接；②移動活塞，記錄注射器的刻度值V，同時記錄對應的由計算機顯示的氣體壓強值p；③用V-1p(1)為了保持封閉氣體的質(zhì)量不變，試驗中實行的主要措施是________；(2)為了保持封閉氣體的溫度不變，試驗中實行的主要措施是________和________；(3)假如試驗操作規(guī)范正確，則如圖所示的V-1p圖線不過原點的緣由可能是______，圖中的V0[試解]針對訓練2.采納驗證玻意耳定律試驗的主要器材(針管及其附件)來測定大氣壓強的值，試驗步驟如下：(1)將針管水平固定，拔下橡皮帽，向右將活塞從針管中抽出；(2)用天平稱出活塞與固定在其上的支架的總質(zhì)量為M；(3)用卡尺測出活塞直徑d；(4)再將活塞插入針管中，保持針管中有肯定質(zhì)量的氣體，并蓋上橡皮帽，此時，從針管上可讀出氣柱體積為V1，如圖所示：(5)將彈簧測力計掛鉤鉤在活塞支架上，向右水平緩慢拉動活塞到肯定位置，此時，彈簧測力計讀數(shù)為F，氣柱體積為V2.試用以上干脆測量的數(shù)據(jù)，寫出大氣壓強的最終表達式p0＝________．本試驗中步驟______是多余的．學以致用·隨堂檢測全達標1.在探究氣體壓強與體積的關系試驗中，下列四個因素對試驗的精確性影響最小的是()A．針筒封口處漏氣B．采納橫截面積較大的針筒C．針筒壁與活塞之間存在摩擦D．試驗過程中用手去握針筒2．[2024·山東濟寧高二期末]某試驗小組用如圖甲所示裝置探究氣體做等溫變更的規(guī)律．已知壓力表通過細管與注射器內(nèi)的空氣柱相連，細管隱藏在柱塞內(nèi)部未在圖中標明．從壓力表上讀取空氣柱的壓強，從注射器旁的刻度上讀取空氣柱的長度．(1)試驗時，為推斷氣體壓強與體積的關系，________(選填“須要”或“不須要”)測出空氣柱的橫截面積．(2)關于該試驗，下列說法正確的是________．A．為避開漏氣，可在柱塞上涂抹適量潤滑油B．試驗中應快速推拉柱塞，以免氣體進入或漏出注射器C．為便利推拉柱塞，應用手握緊注射器再推拉柱塞D．柱塞移至某位置時．應快速記錄此時注射器內(nèi)空氣柱的長度和壓力表的壓強值(3)測得注射器內(nèi)封閉氣體的幾組壓強p和體積V的值后，以p為縱軸、1VA．試驗過程中有進氣現(xiàn)象B．試驗過程中有漏氣現(xiàn)象C．試驗過程中氣體溫度降低D．試驗過程中氣體溫度上升第1課時試驗：探究氣體等溫變更的規(guī)律自主落實·必備學問全過關一、1．質(zhì)量溫度2．空氣柱的體積V空氣柱的壓強p壓力表二、2．正反3．體積的倒數(shù)典例突破·實力素養(yǎng)全提升題型一應用體驗[例1]解析：試驗中空氣柱體積變更緩慢，可認為溫度保持不變．若空氣柱的橫截面積為S，長度為L，則空氣柱的體積V＝SL.因為pV＝C，所以應作出“p-1V答案：溫度SLp-1針對訓練1．解析：(1)注射器可看作圓柱體，由V＝SL得S＝VL，達到穩(wěn)定狀態(tài)后，設氣體壓強為p，由平衡條件知p0S＋(m1＋m2)g＝pS，聯(lián)立以上兩式可得p＝p0＋m1g+m2gVL.去掉鉤碼，用彈簧測力計豎直向上拉框架，測得拉力為F，依據(jù)平衡條件有p0S＋m1g＝pS＋F，解得p答案：(1)p0＋m1g+m2gVL題型二應用體驗[例2]解析：(1)本試驗探討肯定質(zhì)量的氣體在溫度不變時壓強與體積的關系，需保持氣體質(zhì)量不變，故試驗裝置不能漏氣，可在活塞上涂潤滑油，增加氣密性．(2)本試驗氣體溫度須要保持不變，一切簡單引起氣體溫度變更的因素都要盡量避開，所以推拉活塞時肯定要緩慢，外界與封閉氣體盡量不要有溫差而發(fā)生傳熱．(3)肯定質(zhì)量的氣體溫度不變時，p與V乘積保持不變，即p與V成反比，那么V與1p成正比，V-1p圖像應為過坐標原點的傾斜直線．而題圖中V與1p為一次函數(shù)關系，即V＋V0＝k1p答案：(1)在注射器活塞上涂潤滑油增加氣密性(2)移動活塞要緩慢手不要握住注射器封閉氣體部分(3)壓強傳感器與注射器間有氣體注射器與壓強傳感器連接部位的氣體體積針對訓練2．解析：起先時氣體的壓強為p0向右水平緩慢拉動活塞到肯定位置，彈簧測力計讀數(shù)為F時，氣體的壓強為p1＝p0－FS＝p0－Fπd22＝p0－4Fπd2，該過程中溫度不變，則：p0V1＝p1V2答案：4FV學以致用·隨堂檢測全達標1．解析：該試驗前提是氣體的質(zhì)量和溫度不變，針筒封口處漏氣，則質(zhì)量變小，用手握針筒，則溫度上升，所以選項A、D錯誤；試驗中我們只是測量空氣柱的長度，不需測量針筒的橫截面積，選項B正確；活塞與筒壁的摩擦不僅影響壓強的計算，還會摩擦生熱，會使氣體溫度上升，影響試驗的精確性，選項C錯誤．答案：B2．解析：(1)空氣柱的橫截面積相同，每一次體積的變更，只須要比較空氣柱長度的變更即可，故不須要測量空氣柱的橫截面積．(2)為了保持封閉氣體的質(zhì)量不變，試驗中實行的主要措施是在柱塞上涂上潤滑油防止漏氣，故A正確；若快速推拉柱塞，則有可能造