熱學(xué)實(shí)驗(yàn)（講義）-2025年高考物理一輪復(fù)習(xí)

第66講熱學(xué)實(shí)驗(yàn)

目錄

01、考情透視，目標(biāo)導(dǎo)航

02、知識導(dǎo)圖，思維引航.............................

03、考點(diǎn)突破，考法探究.............................

考點(diǎn)一.熱力學(xué)第一定律的理解及應(yīng)用...............

知識點(diǎn)一、熱力學(xué)第一定律.....................

知識點(diǎn)二、對熱力學(xué)第一定律的理解.............

知識點(diǎn)三、熱力學(xué)第一定律的三種特殊情況.......

考向1對熱力學(xué)第一定律的理解...............

考向2熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用.................

考點(diǎn)二.熱力學(xué)第二定律的理解及應(yīng)用...............

知識點(diǎn)二、熱力學(xué)第二定律的含義...............

知識點(diǎn)三、熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)...............

考點(diǎn)三.熱力學(xué)第一定律與氣體圖像的綜合應(yīng)用.......

考向1熱力學(xué)第一定律與氣體p-T圖像的綜合...

向

考

2熱力學(xué)第一定律與氣體V-T圖像的綜合...

向

考

3熱力學(xué)第一定律與氣體p-V圖像的綜合...

考點(diǎn)四.熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合應(yīng)用.......

04、真題練習(xí)，命題洞見.............................

0

考情透視?目標(biāo)導(dǎo)航

2024.重慶.高考物理第1題

2024?北京?高考物理第2題

2024?山東?高考物理第3題

2024?海南?高考物理第8題

考情

2024?河北?高考物理第9題

分析

2024?新課標(biāo)?高考物理第21題

2024?河北?高考物理第9題

2024?貴州?高考物理第14題

2024?浙江?高考物理第14題

目標(biāo)1.知道油膜法估測油酸分子的大小的原理。

復(fù)習(xí)

目標(biāo)2.掌握用油膜法估測油酸分子的大小的方法。

目標(biāo)

目標(biāo)3.學(xué)會探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系。

目標(biāo)4.會用圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)-

匐2

〃工知識導(dǎo)圖?思維引航\\

配制油酸酒精溶液

用注射器通過累積法得到1滴

油酸酒精溶液的體積，再計(jì)算

出1滴油酸酒精溶液中純油酸

的體積V

熱學(xué)實(shí)驗(yàn)―-借助坐標(biāo)紙測吊1滴油酸酒精溶液

在水面上形成的油膜面積S

為保證氣體密閉，應(yīng)在活塞與注

實(shí)驗(yàn)二：探究

射器壁間涂上潤滑油

等溫情況下——

定質(zhì)量氣體壓

強(qiáng)與體積的為保持氣體溫度不變，實(shí)驗(yàn)過程

關(guān)系

實(shí)驗(yàn)裝置示意圖中不要用手握住注射器有密閉氣

體的部位；同時(shí)，應(yīng)緩慢改變氣

體體積。

考點(diǎn)突破?考法探究

考點(diǎn)一.實(shí)驗(yàn)：用油膜法估測油酸分子的大小

知識固本

知識點(diǎn)一、理清原理與操作

實(shí)驗(yàn)原理操作要領(lǐng)

1.利用油酸酒精溶液在:平靜的水面上形成單

分子油膜

/油酸分子1.配制油酸酒精溶液

r

2.用注射器通過累積法得到1滴油酸酒

精溶液的體積，再計(jì)算出1滴油酸酒精

2.將油酸分子視為球形測出一定體積油酸

溶液中純油酸的體積V

酒精溶液在水面上形月少的油膜面積

3.借助坐標(biāo)紙測量1滴油酸酒精溶液在

3用計(jì)算出油膜白勺厚度（V為一滴油酸酒水面上形成的油膜面積S

精溶液中純油酸的體力氏，S為油膜面積），這

個(gè)厚度就近似為油酸方十子的直徑

知識點(diǎn)二、掌握數(shù)據(jù)處理方法

1.計(jì)算一滴溶液中油酸的體積：V=^（mL）?%為N滴油酸酒精溶液的體積，左為油酸的濃度。

2.計(jì)算油膜的面積S：以邊長為1cm的正方形為單位，計(jì)算輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)，大于半個(gè)的算一個(gè)，

不足半個(gè)的舍去。

3.計(jì)算油酸分子的直徑：注意單位統(tǒng)一）。

知識點(diǎn)三、注意實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)

1.注射器針頭高出水面的高度應(yīng)在1cm之內(nèi)，當(dāng)針頭靠水面很近（溶液滴下之前）時(shí)，會發(fā)現(xiàn)針頭下方

的粉層已被排開，這是針頭中酒精揮發(fā)所致，不影響實(shí)驗(yàn)效果。

2.待測油酸薄膜擴(kuò)散后又會收縮，要在油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后再畫輪廓。擴(kuò)散后又收縮有兩個(gè)原因：

①水面受溶液液滴沖擊凹陷后又恢復(fù)；②酒精揮發(fā)后液面收縮。

3.當(dāng)重做實(shí)驗(yàn)時(shí)，將水從淺盤的一側(cè)邊緣倒出，在這側(cè)邊緣會殘留油酸，可用少量酒精清洗，并用脫

脂棉擦去，再用清水沖洗，這樣做可保持淺盤的清潔。

4.本實(shí)驗(yàn)只要求估測油酸分子的大小，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)量級符合要求即可。

知識點(diǎn)四、做好誤差分析

1.純油酸體積的計(jì)算引起誤差。

2.油膜面積的計(jì)算造成誤差。

3.油膜形狀的邊界畫線造成誤差。

4.油酸酒精溶液濃度的改變造成誤差。

考向洞察Jj

考向一實(shí)驗(yàn)原理與操作

1.在“油膜法估測分子直徑”的實(shí)驗(yàn)中，我們通過宏觀量的測量間接計(jì)算微觀量。

(1)本實(shí)驗(yàn)利用了油酸分子易在水面上形成(選填“單層”或“多層”)分子油膜的特性。若將一滴油酸酒

精溶液滴到水面上，這滴溶液中含有純油酸體積為匕形成面積為S的油酸薄膜，則由此可估測油酸分子的

直徑為0

(2)某同學(xué)實(shí)驗(yàn)中先取一定量的無水酒精和油酸，制成一定濃度的油酸酒精溶液，測量并計(jì)算一滴油酸酒精

溶液中純油酸的體積后，接著又進(jìn)行了下列操作：

A.將一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上自由地?cái)U(kuò)展為形狀穩(wěn)定的油酸薄膜

B.將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上計(jì)算油酸薄膜的面積

C.將玻璃板蓋到淺水盤上，用彩筆將油酸薄膜的輪廓畫在玻璃板上

D.向淺盤中倒入約2cm深的水，將琲子粉均勻地撒在水面上

以上操作的合理順序是(填字母代號)。

(3)該同學(xué)做完實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)自己所測的分子直徑d明顯偏大。出現(xiàn)這種情況的原因可能是0

A.將滴入的油酸酒精溶液體積作為油酸體積進(jìn)行計(jì)算

B.油酸酒精溶液長時(shí)間放置，酒精揮發(fā)使溶液的濃度發(fā)生了變化

C.水面上琲子粉撒得太多，油膜沒有充分展開

D.計(jì)算油膜面積時(shí)，將不完整的方格作為完整方格處理

考向二實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與誤差分析

2.巴蜀中學(xué)高二年級某學(xué)習(xí)小組用油膜法估測油酸分子的大小，實(shí)驗(yàn)中他們向1mL純油酸中添加酒精，配

得油酸酒精溶液總體積為500mL,接著用注射器向量筒內(nèi)滴加80滴上述溶液，量筒中的溶液體積增加了1

mL,把1滴這樣的溶液滴入盛水的淺盤里，把玻璃板蓋在淺盤上并描出油膜的輪廓，如圖所示。

(1)已知每一個(gè)小正方形的邊長為20mm,則該油酸薄膜的面積為nA結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。

(2)油酸分子的直徑是m(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。

(3)用注射器測得80滴油酸酒精的溶液為1mL,不小心錯(cuò)記錄為81滴，導(dǎo)致最終估測出的油酸分子直徑

(選填“偏大'或“偏小”)。

3某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室用油膜法測油酸分子直徑。

(1)該實(shí)驗(yàn)的科學(xué)依據(jù)是

A.將油膜看成單分子油膜

B.不考慮各個(gè)油酸分子間的間隙

C.考慮各個(gè)油酸分子間的間隙

D.將油酸分子看成球形

(2)實(shí)驗(yàn)主要步驟如下：

①向體積V油=6mL的油酸中加酒精，直至總量達(dá)到Vfi=104mL；

②用注射器吸?、僦杏退峋凭芤海阉坏我坏蔚氐稳胄×客仓?，當(dāng)?shù)稳搿?75滴時(shí)，測得其體積恰好

是Vo=lmL；一滴油酸酒精溶液中含有油酸的體積為_______m3；

③先往淺盤里倒入2cm深的水，然后將爽身粉均勻地撒在水面上；

④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將事先準(zhǔn)備好的玻璃板放在淺盤上，

并在玻璃板上描下油酸膜的形狀；

⑤將畫有油酸膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，如圖所示，數(shù)出輪廓范圍內(nèi)小方格的個(gè)數(shù)N,小方格的邊長為

L~~1cm。

(3)由圖可知油膜面積為n?；計(jì)算出油酸分子直徑為m(以上結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)。

(4)若滴入75滴油酸酒精溶液的體積不足1mL,則最終的測量結(jié)果將(選填“偏大”“偏小”或“無影

響”)。

考點(diǎn)二.實(shí)驗(yàn)：探究氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系

-------------M-H-t

知識

知識點(diǎn)一、理清原理與操作

原

理

保持環(huán)境溫度不變，緩慢改變活塞位置，讀出每次氣壓計(jì)的讀數(shù)和空氣柱的長

裝

度(計(jì)算出氣體體積)

置

圖

實(shí)驗(yàn)裝置示意圖

.兀心

(1)測量注射器活塞的直徑d,計(jì)算其橫截面積5=*。

(2)按實(shí)驗(yàn)原理圖安裝好儀器。

操(3)使活塞處于適當(dāng)?shù)奈恢?，安裝好橡膠套，密封一定質(zhì)量的空氣。

作(4)待活塞穩(wěn)定時(shí)，由氣壓計(jì)讀出注射器內(nèi)空氣的壓強(qiáng)p,從注射器的刻度上直

要接讀出注射器內(nèi)空氣柱的長度L計(jì)算出空氣柱的體積V=SL并記錄到設(shè)計(jì)

領(lǐng)好的表格內(nèi)。

(5)保持溫度不變，把柱塞緩慢地向下壓或向上拉，讀取空氣柱的長度(計(jì)算出空

氣柱對應(yīng)的體積)與壓強(qiáng)的幾組數(shù)據(jù)，并記錄到設(shè)計(jì)好的表格內(nèi)。

(6)實(shí)驗(yàn)完畢，整理實(shí)驗(yàn)儀器

知識點(diǎn)二、掌握數(shù)據(jù)處理方法

以壓強(qiáng)p為縱坐標(biāo)、以體積U為橫坐標(biāo)作出p-V圖像，如圖甲所示，圖像呈現(xiàn)為雙曲線的一支；再以

體積的倒數(shù)上為橫坐標(biāo)作出

圖像，如圖乙所示，把雙曲線變?yōu)橹本€，說明p和V成反比。

知識點(diǎn)三、注意實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)

1.為保證氣體密閉，應(yīng)在活塞與注射器壁間涂上潤滑油。

2.為保持氣體溫度不變，實(shí)驗(yàn)過程中不要用手握住注射器有密閉氣體的部位；同時(shí)，應(yīng)緩慢改變氣體

體積。

3.注射器內(nèi)外氣體的壓強(qiáng)差不宜過大。

4.在等溫過程中，氣體的p-V圖像呈現(xiàn)為雙曲線，不便確定p與V的關(guān)系，要通過坐標(biāo)變換，畫p-十

圖像，把雙曲線變?yōu)橹本€，以方便判斷p和丫成反比。

知識點(diǎn)四、做好誤差分析

1.橡膠套密封不嚴(yán)會使空氣柱的質(zhì)量變化引起誤差。

2.實(shí)驗(yàn)過程環(huán)境溫度變化、柱塞向下壓或向上拉得過快會使空氣柱的溫度變化引起誤差。

3.活塞直徑的測量、空氣柱長度的測量、氣壓計(jì)的讀數(shù)等引起的誤差。

考向洞察

考向一教材原型實(shí)驗(yàn)

1.某實(shí)驗(yàn)小組用如圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置來“探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”。

柱塞

氣

空

柱O

膠

橡V

套

乙

(1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是O

A.實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)快速推拉活塞以避免氣體與外界發(fā)生熱交換

B.無需測出封閉氣體的質(zhì)量

C.推拉活塞時(shí)，應(yīng)用手握住整個(gè)注射器以使裝置更穩(wěn)定

(2)為了探究氣體在不同溫度時(shí)發(fā)生等溫變化是否遵循相同的規(guī)律，他們進(jìn)行了兩次實(shí)驗(yàn)，得到的p-V圖像

如圖乙所示，由圖可知兩次實(shí)驗(yàn)氣體的溫度大小關(guān)系為7}72(選填”或">”)。

(3)為了能直觀地判斷氣體壓強(qiáng)p與氣體體積V的函數(shù)關(guān)系，應(yīng)作出________(選填或卜)圖像，

對圖線進(jìn)行分析，如果在誤差允許范圍內(nèi)該圖線是一條,就說明一定質(zhì)量的氣體在溫度不變時(shí)，

其壓強(qiáng)與體積成反比。

2.某實(shí)驗(yàn)小組用如圖甲所示裝置探究氣體做等溫變化的規(guī)律。已知壓力表通過細(xì)管與注射器內(nèi)的空氣柱相連,

細(xì)管隱藏在柱塞內(nèi)部未在圖中標(biāo)明。從壓力表上讀取空氣柱的壓強(qiáng)，從注射器旁的刻度尺上讀取空氣柱的

長度。

(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，為判斷氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系，(填“需要”或“不需要”)測出空氣柱的橫截面積。

(2)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是o

A.為避免漏氣，可在柱塞上涂抹適量潤滑油

B.實(shí)驗(yàn)中應(yīng)快速推拉柱塞，以免氣體進(jìn)入或漏出注射器

C.為方便推拉柱塞，應(yīng)用手握緊注射器再推拉柱塞

D.柱塞移至某位置時(shí)，應(yīng)快速記錄此時(shí)注射器內(nèi)氣柱的長度和壓力表的壓強(qiáng)值

(3)測得注射器內(nèi)封閉氣體的幾組壓強(qiáng)p和體積V的值后，以〃為縱軸、十為橫軸，作出圖像如圖乙所示。圖

像向下彎曲的可能原因有0

A.實(shí)驗(yàn)過程中有進(jìn)氣現(xiàn)象

B.實(shí)驗(yàn)過程中有漏氣現(xiàn)象

C.實(shí)驗(yàn)過程中氣體溫度降低

D.實(shí)驗(yàn)過程中氣體溫度升高

考向二實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新拓展

3.用DIS研究一定質(zhì)量氣體在溫度不變時(shí)，壓強(qiáng)與體積關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置如圖4所示，實(shí)驗(yàn)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(qiáng)傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)逐一連接；

②移動活塞，記錄注射器的刻度值V,同時(shí)記錄對應(yīng)的由計(jì)算機(jī)顯示的氣體壓強(qiáng)值p

③用V—：圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出如圖5所示圖線；

(1)為了保持封閉氣體的質(zhì)量不變，實(shí)驗(yàn)中采取的主要措施是

⑵為了保持封閉氣體的溫度不變，實(shí)驗(yàn)中采取的主要措施是和

（3）如果實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范正確，但如圖所示的V—：圖線不過原點(diǎn)，則外代表

（4）小明同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)緩慢推動活塞，并記錄下每次測量的壓強(qiáng)p與注射器刻度值Vo在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)壓強(qiáng)傳感

器軟管脫落，他重新接上后繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，其余操作無誤。V—力關(guān)系圖像應(yīng)是o

倒4

真題練習(xí)?命題洞見

1.（2023?江蘇?高考真題）在“探究氣體等溫變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。利用注射器選取一

段空氣柱為研究對象。下列改變空氣柱體積的操作正確的是（）

4一

-

-

￡

-

三

|13

|03

二

A.把柱塞快速地向下壓

B.把柱塞緩慢地向上拉

C.在橡膠套處接另一注射器，快速推動該注射器柱塞

D.在橡膠套處接另一注射器，緩慢推動該注射器柱塞

2.（2023?山東?高考真題）利用圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置可探究等溫條件下氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系。將帶有刻度的

注射器豎直固定在鐵架臺上，注射器內(nèi)封閉一定質(zhì)量的空氣，下端通過塑料管與壓強(qiáng)傳感器相連?；钊?/p>

端固定一托盤，托盤中放入祛碼，待氣體狀態(tài)穩(wěn)定后，記錄氣體壓強(qiáng)P和體積V（等于注射器示數(shù)V。與塑

料管容積AV之和），逐次增加祛碼質(zhì)量，采集多組數(shù)據(jù)并作出擬合曲線如圖乙所示。

,p/(xl03pa)

總

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