2.2 第1课时　实验：探究气体等温变化的规律 课件（23张PPT）

(共23张PPT)
第1课时 实验：探究气体等温变化的规律
第二章 气体、固体和液体
【实验目的】
1.气体状态参量的确定：气体的三个状态参量为______、______、温度T。
2.一定质量的气体，在温度不变的条件下其_____与_____的变化关系。
【实验器材】
带铁夹的_______，_______，柱塞(与压力表密封连接)，_______，橡胶套，刻度尺。
压强p
体积V
压强
体积
铁架台
注射器
压力表
【实验原理与设计】
1.实验思路
(1)实验方法：控制气体_____和_____不变，研究气体压强与体积的关系。
(2)实验器材的组装：如图所示利用注射器选取一段_______为研究
对像，注射器下端的开口有_______，它和柱塞一起把一段空气柱封闭。在实验过程中，一方面让空气柱内气体的_____不变；另一方面，让空气柱的体积变化不要太快，保证_____不发生明显的变化。
温度
质量
空气柱
橡胶套
质量
温度
2.物理量的测量
(1)数据收集：压强由_______读出，空气柱长度由_______读出，空气柱长度与横截面积的乘积即为_____。把柱塞缓慢地_____压或_____拉，读取空气柱的长度与压强的几组数据。
(2)数据分析：以压强p为___坐标，以体积的_____为横坐标作出p- 图像，图
像结果：p-图像是一条过原点的_____。
3.实验结论：压强跟体积的倒数成_____，即压强与体积成_____。
压力表
刻度尺
体积
向下
向上
纵
倒数
直线
正比
反比
【实验步骤】
1.把注射器竖直固定在铁架台上，把柱塞(与压力表密封连接)插入到注射器内，另一端用橡胶套封住。如图所示。
2.注射器两端有柱塞和橡胶套，管内密封一段空气柱，这段空气柱就是我们的研究对像。在实验过程中，我们可以近似认为空气柱的质量和温度不变。
3.用手把柱塞向下压，选取几个位置，同时读出刻度尺读数与压强，记录数据。
4.用手把柱塞向上拉，选取几个位置，同时读出刻度尺读数与压强，记录数据。
在该实验中，我们可以直接用刻度尺读数作为空气柱体积，而无需测量空气柱
的横截面积。
5.以压强p为纵坐标，以体积的倒数为横坐标，把以上各组数据在坐标系中描
点，观察图像，进一步确定p与的关系。
【思考·讨论】
(1)用“探究气体等温变化的规律”的实验装置，实验过程中如何保证气体的质量不变
提示：采用实验前在柱塞上涂好润滑油，以免漏气的方法，保证气体质量不变。
(2)如何保证气体温度不变
提示：①采用改变气体体积时，缓慢进行，等稳定后再读出气体压强的方法，以防止气体体积变化太快，气体的温度发生变化。
②采用实验过程中，不用手接触注射器的圆筒的方法，以防止圆筒从手上吸收热量，引起内部气体温度变化。
1.设计表格记录数据：
项目 1 2 3 4 5
压强p/Pa
体积l·S
体积倒数1/l·S
【数据处理】
2.建立p - 坐标系描点画图
【思考·讨论】
如图所示图像是否能直接说明压强与体积成反比 怎样更加准确地得到实验结
论
提示：不能直接说明，应作出p - 图像，如果p - 图像是过原点的一条直线，
则可以说明p和成正比。
【注意事项】
(1)本实验应用物理实验中常用的控制变量法，探究在气体质量和温度不变的情况下(即等温过程)，气体的压强和体积的关系。
(2)为保持等温变化，实验过程中不要用手握住注射器有气体的部位。同时，改变体积过程应缓慢，以免影响密闭气体的温度。为保证气体密闭，应在柱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，防止漏气。
(3)实验中读压力表和气体体积的示数时，要等到示数稳定之后，再去读数。
(4)在等温过程中，气体的压强和体积的关系在p-V图像中呈现为类似于双曲
线。处理实验数据时，要通过变换，即画p - 图像，把双曲线变为直线，说明p和V成反比，这是科学研究中常用的数据处理的方法。因为一次函数反映的物理规律比较直观，容易得出相关的对实验研究有用的参数。
1.用注射器做“验证玻意耳定律”的实验，如图所示。
例题分析
若测得注射器的全部刻度长为l，由注射器的刻度直接读出其容积为V，由天平测得注射器的活塞和钩码框架的总质量为m1，由气压计读出大气压强为p0。当框架两侧对称悬挂钩码总质量为m2时，气体压强为____________；去掉钩码，用弹簧测力计竖直向上拉框架，测得拉力为F，则气体压强为__________。
【解析】
两边加钩码时，对活塞受力分析可知：pS=p0S+m1g+m2g，可得气体压强为而S= ，所以去掉钩码，向上加力F时，对活塞受力分析可知：p′S+F=p0S+m1g，可得气体压强为p′=p0+ 。
答案： p0+
2．某实验小组用如图所示装置探究气体做等温变化的规律。已知压力表通过细管与注射器内的空气柱相连，细管隐藏在柱塞内部未在图中标明。压力表中读取空气柱的压强，从注射器旁的刻度尺中读取空气柱的长度。
(1)为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是______；
(2)实验过程中，下列说法正确的______；
A. 推拉活塞时，动作要快，以免气体进入或漏出
B. 推拉活塞时，手不可以握住整个注射器
C. 活塞移至某位置时，应迅速记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值
(3) 某同学测出了注射器内封闭气体的几组压强p和体积V的值后，以p为纵轴为横轴，画出图像如图所示，则产生的可能原因是______；
A．实验过程中有漏气现象
B．实验过程中气体温度降低
C．实验过程中气体温度升高
【详解】(1) 为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是注射器上涂上润滑油防止漏气；
(2) A.若急速推拉活塞，则有可能造成等温条件的不满足，所以应缓慢推拉活塞，故A错误；
B.手握活塞造成温度变化，故B正确；
C.应等状态稳定后，记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值，故C错误；故选B；
(3)图像发生了弯曲，则说明在实验中温度发生了变化，因图像向上弯曲，故温度升高了，故选C；
答案：注射器上涂上润滑油 B C
3.某小组利用如图装置进行“探究气体压强与
体积的关系”实验。
如图所示，带刻度的注射器内封闭了一定质量的气体，推动活塞可以改变气体体积V。实验所用气压计较特殊，测量的是注射器内部和外部气体压强的差Δp。在多次改变体积后，得到如下数据：
Δp/(×105 Pa) 0 0.11 0.25 0.43 0.67
V/mL 10 9 8 7 6
(1)每次气体的状态调整后，都要等一会儿再记录数据，这是为了________。
(2)作出Δp- 图像。
(3)根据你在(2)中作出的图像，图像与Δp轴的交点纵坐标为________，物理含
义是______________________。
【解析】(1)等一会再记录数据，为了使注射器内气体与外界进行充分热交换，以保证温度不变。
(2)如图所示
(3)由表格第一组数据可知初始研究气体压强为大气压p0，因p0V0=pV，则Δp = pp0= p0则可知 = 0时Δp = p0，即图像与Δp轴交点纵坐标为大气压负值。
答案：(1)保持注射器内部气体温度不变
(2)见解析图　(3)-1×105 Pa　大气压强的负值
谢谢
大家