2025秋高考物理一轮复习第十四章热学实验十四探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系课件（50页PPT）

(共50张PPT)
第十四章　热学
实验十四　探究等温情况下一定质量气体压强
与体积的关系
素养目标　1.学会探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系. 2.会用图像法处理实验数据.
考题1　（2023·山东卷）利用如图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系.将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连.活塞上端固定一托盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强p和体积V（等于注射器示数V0与塑料管容积ΔV之和），逐次增加砝码质量，采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示.
B　
2.04×105　
解析：（3）某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了ΔV，则在计算pV乘积时，根据p（V0＋ΔV）－pV0＝pΔV，由于ΔV为定值，可知他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随p的增大而增大.
增大
注射器　
2. 实验数据的获取
空气的压强p可以从仪器上方的压力表读出，空气柱的长度l可以在玻璃管侧的刻度尺上读出，空气柱的长度l与横截面积S的乘积就是它的体积V.
把柱塞缓慢地向下压或向上拉，读取空气柱的长度与压强的几组数据.
反比　
5. 误差分析
（1）漏气造成空气柱质量变化.
改进措施：给注射器柱塞涂润滑油，使橡胶套尽量密封，压强不要太大.
（2）空气柱温度不恒定造成误差.
改进措施：尽量在恒温环境下操作，移动柱塞尽量缓慢.
（3）空气柱体积和气压测量不准确.
改进措施：用较细的注射器和准确度高的压力表.
解析：（1）传感器A是与热敏元件连在一起的，所以能够感应到试管中温度的变化，显示出试管中的温度，所以应该是温度传感器；因为气体的体积不变，研究气体的温度和压强的变化关系，则传感器B应该是压强传感器.
温度　
压强　
绝对零度　
低温极限　
　 　
A　
训练1　（2025·天津耀华中学月考）某实验小组用如图甲所示实验装置来探究一定质量的气体发生等温变化遵循的规律.
甲
A. 实验前应将注射器内的空气完全排出
B. 空气柱体积变化尽可能地快些
C. 空气柱的压强随体积的减小而减小
D　
乙
两次研究是在温度相同
但气体的质量不同或同质量气体在不同温度下进行的研究　
A. 10－15 m B. 10－12 m
C. 10－9 m D. 10－6 m
解析：（1）通过“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验可推测油酸分子的直径约为10－10 m或10－9 m，故选C.
C　
（2）验证气体体积随温度变化关系的实验装置如图所示，用支架将封有一定质量气体的注射器和温度传感器固定在盛有热水的烧杯中.实验过程中，随着水温的缓慢下降，记录多组气体温度和体积的数据.
A　
A. 实验前测量并记录环境温度
B. 实验前测量并记录大气压强
C. 待温度读数完全稳定后才记录数据
D. 测量过程中保持水面高于活塞下端
C　
解析：②环境温度不影响实验数据，实验前测量并记录环境温度并不能减小实验误差，故A错误；本实验压强不变，实验前测量并记录大气压强不能减小实验误差，故B错误；待温度读数完全稳定后才记录数据，稳定后的数据更加接近真实数据，故能减小误差，故C正确；测量过程中保持水面高于活塞下端不能减少误差，故D错误.
深化　　实验创新
实验器材的创新
应用传感器采集实验数据，结合计算机完成数据的处理与分析，方便得出实验规律
实验目的的创新
由探究气体压强和体积的关系迁移为测量不规则小物体的体积
例2　如图1所示，用气体压强传感器探究气体等温变化的规律，操作步骤如下：
①在注射器内用活塞封闭一定质量的气体，将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接起来.
②缓慢移动活塞至某一位置，待示数稳定后记录此时注射器内封闭气体的体积V1和由计算机显示的气体压强值p1.
③重复步骤②，多次测量并记录数据.
④根据记录的数据，作出相应图像，分析得出结论.
解析：（1）探究气体等温变化的规律，需要保持不变的量是气体的质量和温度.
质量　
温度　
p1V1＝p2V2　
见解析　
解析：（2）一定质量的气体在温度保持不变时，压强与体积成反比，即压强与体积的乘积不变，如果在误差允许范围内，p1、p2、V1、V2之间满足关系式p1V1＝p2V2，由功的计算公式可知W＝Fl＝pSl＝pV，即pV的乘积表示气体体积变化时所做的功，图线在V1、V2之间所围的面积的物理意义是气体体积由V1变到V2的过程中，气体对外界所做的功.
A B C D
AC　
训练2　某小组利用如图所示装置研究“一定质量气体温度不变时，压强与体积的关系”.
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. 实验时所用测量压强的装置较特殊，测量的是注射器内部气体和外部大气（压强为p0）的压强差Δp.在多次改变体积后，得到如表所示数据：
Δp/（×105 Pa） 0 0.11 0.25 0.43 0.67
V/mL 10 9 8 7 6
解析：（1）本实验利用电脑自动处理数据，首先需要感应压强大小的压强传感器，即装置1；还需要采集数据的装置2.
压强传感器　
数据采集器　
解析：（2）在实验过程中，每次气体的状态调整后，都要等一会儿再记录数据，这是为了让封闭气体与外界进行充分的热交换，保持封闭气体的温度不变.
使封闭气体与
外界进行充分的热交换，保持封闭气体的温度不变　

大气压强　
限时跟踪检测
A级·基础对点练
1. （多选）某同学利用DIS实验系统，用同一个注射器在实验室前后做了两次实验探究气体压强与体积的关系，操作完全正确.
AB
1
2
3
4
5
A. 两次实验中空气质量不同
B. 两次实验中温度不同
C. 其中一次实验时活塞受到的摩擦力太大
D. 其中一次实验时活塞受到的摩擦力太小
1
2
3
4
5
A. 在活塞上涂上润滑油，保持良好的密封性
B. 推拉活塞时要缓慢
C. 不要用手直接握在注射器有气体的部分上
D. 实验前注射器内要吸入尽量多的空气
BC
解析：（2）在活塞上涂上润滑油，保持良好的密封性，这样是为了保持封闭气体的质量不发生变化，并不能保持封闭气体的温度不变，所以A错误；缓慢地推拉活塞，可以使气体的温度保持与外界的温度一致，从而可以保持封闭气体的温度不变，所以B正确；当用手直接握在注射器上时，手的温度可能改变气体的温度，所以不要用手直接握在注射器上，所以C正确；只要是封闭气体的质量不变，气体的多少与气体的温度是否会变化无关，所以D错误.
1
2
3
4
5
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，手可以握住整个注射器
C. 压强传感器与注射器之间的连接管脱落后，应立即接上，继续实验
D. 活塞与注射器之间要保持润滑又不漏气
解析：（1）推拉活塞时，动作不能快，以免气体温度发生变化，故A错误；推拉活塞时，手不可以握住整个注射器，以免气体温度发生变化，故B错误；压强传感器与注射器之间的连接管脱落后，气体质量变化了，应该重新做实验，故C错误；活塞与注射器之间要保持润滑又不漏气，故D正确.
D　
1
2
3
4
5
（2）该实验小组想利用实验所测得的数据测出压强传感器和注射器的连接管的容积，所测得的压强和注射器的容积（不包括连接管的容积）数据如表所示：
实验次数 压强/kPa 体积/cm3
1 101.5 18
2 112.8 16
3 126.9 14
4 145.0 12
5 169.2 10
1
2
3
4
5
A. p－V B. V－p
D　
1
2
3
4
5
A. 斜率
B. 纵坐标轴上的截距
C. 横坐标轴上的截距
D. 图线下的“面积”
B　
1
2
3
4
5
3. 某同学通过如图甲所示的实验装置，利用玻意耳定律来测定一颗形状不规则的冰糖的体积.
甲
解析：（1）实验需要保持气体温度与质量不变，操作中，若实验过程中不慎将活塞拔出针筒，则必须废除之前获得的数据，重做实验.
需要　
1
2
3
4
5
A. p－V图像
C　
1
2
3
4
5
乙
解析：（3）由函数关系结合题图乙可知 V1＝b.
b　
1
2
3
4
5
B级·能力提升练
4. （2025·上海普陀调研）如图所示，用一个带两根细管的橡皮塞塞紧烧瓶的瓶口，压强传感器通过其中一根不带阀门的细管连通烧瓶中的空气，另一根带阀门的细管连通注射器.开始时阀门处于关闭状态，注射器针筒的最大刻度线到阀门之间充满了水.现利用该装置进行验证玻意耳定律的实验.依图示连接好实验器材，运行DIS软件进入实验界面，点击“开始记录”后：
①打开阀门，推注射器活塞向烧瓶内注入适量的水，关闭阀门.
②记录气体的压强p，并在表格中记录注入的水的体积V.
③保持烧瓶中气体的温度不变，重复实验得到多组实验数据，点击“停止记录”.
1
2
3
4
5
解析：（1）因为注射器上有刻度，所以通过注射器上的刻度测得注入烧瓶中的水的体积.
注射器针筒上的刻度　
A. p－V图像
C　
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烧瓶的容积　
烧瓶密封不严有漏气（烧瓶中气体温度有变化）　
1
2
3
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5
5. （2025·上海杨浦高级中学模拟）如图（a）所示是研究一定质量的气体在体积不变的时候，其压强与温度关系的实验装置.与压强传感器相连的试管内装有密闭的空气和温度传感器的热敏元件.将试管放在大烧杯的凉水中，逐次加入热水并搅拌，通过计算机记录并处理数据.
1
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解析：（1）压强传感器测量的是实际压强，不需要调零.
不需要　
0 ℃　
不同　
Ⅱ　
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