人教版高中物理选择性必修第三册第二章气体、固体和液体二导学1实验：探究气体等温变化的规律玻意耳定律课件（25页PPT)

(共25张PPT)
二、 气体的等温变化
导学1　实验：探究气体等温变化的规律　玻意耳定律
气体、固体和液体
第二章
知识点一
知识点一　实验：探究气体等温变化的规律
(一)实验思路
1. 通过实验探究一定质量的气体在温度不变条件下的压强与体积之间的关系。
2. 利用图像法处理数据，描述规律。
(二)实验原理
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. 一定质量的气体在压强p、体积V、温度T一定时，气体便处于一个稳定的状态。
质量
温度
(三)实验步骤
实验装置如图甲所示
1. 利用注射器选取_______________为研究对象，注射器下端
开口处有橡胶套，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质量不变；另一方面，让空气
柱的体积变化不要太快，保证温度不发生明显的变化。
甲
一段空气柱
2. 需要测量空气柱的体积V和空气柱的压强p，具体操作如下：
(1)空气柱的长度l可以通过____________读取，空气柱的长度l与横截面积S的乘积就是它的体积V。
(2)空气柱的压强p可以从与注射器内空气柱相连的压力表读取。
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。示例如下表所示。
序号 注射器内空气柱的长度l/cm 空气柱的压强p/(×105 Pa)
1
2
…
刻度尺
一条过原点的直线
(七)注意事项
1. 改变气体体积时，要缓慢进行，等稳定后再读出气体压强，以防止气体体积变化太快，气体的温度发生变化。
2. 实验过程中，不要用手接触注射器的圆筒，以防止圆筒从手上吸收热量，引起内部气体温度变化。
3. 实验中应保持气体的质量不变，故实验前应在柱塞上涂好润滑油，以免漏气。
4. 在这个实验中，由于气体体积与长度成正比，因此研究气体的体积与压强的关系时，不需要测量空气柱的横截面积。
例1　用如图甲所示的实验装置探究气体等温变化的规律。
(1)实验室有容积为5 mL和20 mL的两种注射器可供选择，为能用
较小的力作用在活塞上使气体体积发生明显变化，选用容积为
____________的注射器更合适；实验中，为找到体积与压强的关
系，____________(填“需要”或“不需要”)测出空气柱的横截
面积。
(2)关于该实验，下列说法中正确的有____________(多选)。
A. 活塞上应该涂油
B. 应缓慢推拉柱塞
C. 用手握注射器推拉柱塞
D. 注射器必须固定在竖直平面内
甲
5 mL
不需要
AB
(3)测得多组空气柱的压强p和体积V的数据后，为直观反映压强与体积之间的关系，若
以p为纵坐标，则应以____________为横坐标在坐标系中描点作图；小明所在的小组不断压缩气体，由测得数据发现p与V的乘积值越来越小，则用上述方法作出的图线应为图乙中的___________(填“①”或“②”)，造成该现象的原因可能是_________________ __________。
　乙

②
漏气(或气体温
度降低)
例2　[2025·杭州高级中学月考] 研究“温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”时，一小组的同学测得一组实验数据如下：
次序 1 2 3 4 5 6
p/kPa 101.3 111.2 123.5 138.7 158.3 184.3
V/mL 10 9 8 7 6 5
(1)如图甲所示为实验器件，实验中气体的压强可以通过
压强传感器测量，气体的体积则通过____________获得。
甲
注射器
(2)利用DIS实验软件上提供的数据处理功能，上述数据生成的p－V图像如图乙所示，其中的曲线称为“等温线”。接着该组同学保持密闭的气体质量不变，又用热毛巾包着注射器进行了第二次实验，若将第二次测量的数据仍画在图乙中，请你在图中画出第二次实验的等温线。
【答案】见解析
乙
丙
漏加了注射器与压强传感器连接处塑料软管中气体的体积
【解析】 (1)根据实验原理，由图可知，气体的体积通过注射器针筒上的刻度读出。
(2)又用热毛巾包着注射器进行了第二次实验，气体温度升高，则第二次实验的等温线如图所示。
知识点二
知识点二　玻意耳定律
1. 阅读教材，完成下列填空：
玻意耳定律
(1)内容：____________的某种气体，在____________不变的情况下，压强p与体积V成____________。
(2)表达式：pV＝C或_______________。其中p1、V1和p2、V2分别表示气体在两个不同状态下的压强和体积。
2. 本节教材第24页左下角有如下批注：“C是常量，意思是当p、V变化时C的值不变。但是对于温度不同、质量不同、种类不同的气体，C的值一般不同。”
一定质量
温度
反比
p1V1＝p2V2
B
随堂检测
1. 如图所示，某同学将针筒的针拔除后，用橡胶套封闭一定质量的理想气体做成弹射玩
具，该同学先缓慢推动推杆将针筒内气体进行压缩，然后松开推杆，压缩气体膨胀将推
杆弹射。若推杆缓慢压缩气体过程中针筒内气体温度不变，则关于推杆压缩气体的过程，
下列说法中正确的是(　　)
A. 针筒内气体压强变大
B. 针筒内气体内能增加
C. 针筒内气体分子平均动能减少
D. 针筒内气体分子数密度减小
【解析】 推杆缓慢压缩气体，气体做等温变化，根据玻意耳定律pV＝C，体积V减小，
压强p变大，A正确；理想气体的内能只与温度有关，因为气体温度不变，所以内能不变，
B错误；温度是分子平均动能的标志，气体温度不变，所以分子平均动能不变，C错误；
气体质量一定，分子总数不变，压缩气体时体积减小，所以分子数密度增大，D错误。
A
2. 用如图甲所示的实验装置完成“探究气体等温变化的规律”实验，注射器刻度可测出气体体积(包含橡胶套内气体体积)，气压计可测出压强。
(1)下列说法中，正确的是____________。
A. 封闭一定质量的气体时，先要摘除橡胶套，拉动活塞使之移到
最尾端后，再用橡胶套封闭注射器的注射孔
B. 在活塞上涂润滑油，目的是减小摩擦
C. 注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位
D. 为节约时间，实验时应快速推拉活塞和读取数据
甲
C
乙
丙
1×105
b
气体温度升高
【解析】 (1)封闭一定质量的气体时，应在活塞处于适当位置时用橡胶套封闭注射器的注射孔，若先摘除橡胶套，拉动活塞移到最尾端，再封闭，很难保证封闭的气体质量一定，A错误；在活塞上涂润滑油，目的是防止漏气，保证封闭气体的质量不变，而不是减小摩擦，B错误；在“探究气体等温变化的规律”实验中，根据pV＝C(C为常数)，只要刻度分布均匀，就可以研究 p与V的关系，不需要标注单位，C正确。快速推拉活塞会使气体温度发生变化，不满足等温条件；快速读取数据会导致测量误差增大，D错误。
乙
丙