江苏专用2025版高考物理一轮复习第12章热学实验17探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系学案.doc

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试验十七探究等温状况下肯定质量气体压强与体积的关系

1．试验目的

探究肯定质量的气体在温度不变的条件下的压强与体积的关系。

2．试验原理

(1)描述气体状态的压强、温度、体积三个物理量称为气体状态参量，当其中某个参量发生变化时，通常会引起另外两个参量的变化。要争论这三个参量的变化规律，可以运用掌握变量的方法，分别争论两个参量之间的关系。

(2)本试验就是争论在温度不变时，气体的压强与体积之间的关系。如图是传统的探究气体温度不变时压强与体积关系的试验装置，压强可通过压强计读出。

3．试验器材

注射器、DIS(压强传感器、数据采集器、计算机等)。

4．试验步骤

(1)将压强传感器接入数据采集器。点击教材专用软件主界面上的试验条目“气体压强与体积的关系”，打开该软件。

(2)点击“开头记录”，观看压强传感器实时测得的大气压强值。

(3)把注射器活塞置于初始位置(本次试验为11mL处)，并将注射器与压强传感器前端软管紧密连接，确保其气密性。

(4)在软件窗口下方的表格中输入活塞初始位置对应的气体体积值。点击“记录数据”，记录下此刻的压强值。

(5)连续转变注射器活塞的位置使气体体积发生变化，将变化后的体积值输入到表格中，同时记录该体积对应的压强值，获得多组数据。点击“数据计算”对表格中数据进行计算。

(6)点击“p-V绘图”，依据已有数据点绘出“压强—体积”关系图线。

(7)点击“p-eq\f(1,V)绘图”，绘出“压强—体积倒数”关系图线。

5．留意事项

(1)本试验应用物理试验中常用的掌握变量法，探究在气体质量和温度不变的状况下(即等温过程)，气体的压强和体积的关系。

(2)为保持等温变化，试验过程中不要用手握住注射器有气体的部位。同时，转变体积过程应缓慢，以免影响密闭气体的温度。为保证气体密闭，应在活塞与注射器壁间涂上润滑油，注射器内外气体的压强差不宜过大。

(3)试验中所用的压强传感器精度较高，而气体体积是直接在注射器上读出的，其误差会直接影响试验结果。

(4)在等温过程中，气体的压强和体积的关系在p-V图象中呈现为双曲线。处理试验数据时，要通过变换，即画p-eq\f(1,V)图象，把双曲线变为直线，说明p和V成反比。这是科学争论中常用的数据处理的方法，由于一次函数反映的物理规律化较直观，简洁得出相关的对试验争论有用的参数。

试验原理与操作

1．在活塞上涂上润滑油，保持良好的密封性，可以保持封闭气体的质量不发生变化。

2．缓慢的推拉活塞，可以使气体的温度保持与外界的温度保持全都，从而可以保持封闭气体的温度不变。

3．手不能直接握在注射器上，由于手的温度可能转变气体的温度。

[题组训练]

1．(1)如图所示，用一个带刻度的注射器及计算机关心系统来探究气体的压强和体积关系，试验中应保持不变的参量是________，所争论的对象是注射器中封闭的气体，它的体积可用注射器直接读出，它的压强是由图中压强传感器、数据采集器得到。

(2)试验过程中，下列操作正确的是________。

A．推拉活塞时，动作要快

B．推拉活塞时，手不能握住注射器筒

C．压强传感器与注射器之间的软管脱落后，应马上重新接上，连续试验并记录数据

D．活塞和针筒之间要保证不漏气

E．活塞和针筒之间的摩擦并不影响压强的测量

[解析](1)在争论肯定质量的气体压强与体积的关系时，气体的温度是不能变化的，由抱负气体状态方程eq\f(pV,T)＝k，可得当气体的温度不变的状况下，p与V是成反比的。

(2)推拉活塞时，动作要慢，使其温度与环境保持全都，故A错误；推拉活塞时，手不能握住注射器，防止手对其起加热作用，故B正确；橡皮帽与注射器脱落后，气体质量变化，需重新做试验，故C错误；不漏气可以保证气体质量肯定，故D正确；活塞和针筒之间的摩擦并不影响压强的测量，故E正确。

[答案](1)温度(2)BDE

2．在“用DIS争论温度不变时，肯定质量的气体压强与体积的关系”试验中：

(1)气体的体积可直接从注射器上读出，气体的压强是用________传感器通过计算机系统得到的。

(2)下列各项要求中，属于本试验必需要做到的是________。

A．在等温条件下操作

B．注射器的密封性良好

C．弄清所封闭气体的质量

D．气体的压强和体积必需用国际单位

(3)对测得的试验数据进行处理时，发觉各组同学计算的气体压强p与体积V的乘积值不完全相等，其主要缘由是由于封闭气体的________不同。

[解析](1)用DIS做试验时，气体的压强是用压强传感器通过计算机系统得到的。

(2)本试验的条件是：温度不变、气体质量肯定，所以要在等温条件下操作，注射器密封性要好，故A、B正确；本试验争论质量肯定的气体压强与体积的关系，不需要测量气体的质量，故C错误；本试验