2021届高中物理新教材同步选择性必修第三册 第2章 2 第1课时 实验：探究气体等温变化的规律.pdfVIP

2气体的等温变化

第1课时实验：探究气体等温变化的规律

[学习目标]1.知道什么是等温变化.2.会测量气体的压强与体积，能作出气体的p－V图像、p

－图像，并通过图像得出等温情况下p、V的关系．

一、等温变化

一定质量的气体，在温度不变的条件下，其压强与体积变化时的关系．

二、实验思路

在保证密闭注射器中气体的质量和温度不变的条件下，通过改变密闭注射器中气体的体积，

由压力表读出对应气体的压强值，进而研究在恒温条件下气体的压强与体积的关系．

三、实验器材

带铁夹的铁架台、注射器、柱塞(与压力表密封连接)、压力表、橡胶套、刻度尺．

四、物理量的测量

1．如图1所示组装实验器材．

图1

2．利用注射器选取一段空气柱为研究对象，注射器下端的开口有橡胶套，它和柱塞一起把一

段空气柱封闭．

3．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．空气柱的长度l可

以通过刻度尺读取，空气柱的长度l与横截面积S的乘积就是它的体积V.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．

五、数据分析

1．作p－V图像

以压强p为纵坐标，以体积V为横坐标，用采集的各组数据在坐标纸上描点，绘出等温曲线，

如图2所示．观察p－V图像的特点看能否得出p、V的定量关系．

图2

2．作p－图像

以压强p为纵坐标，以为横坐标，在坐标纸上描点．如果p－图像中的各点位于过原点的

同一条直线上(图3)，就说明压强p跟成正比，即压强与体积成反比．如果不在同一条直线

上，我们再尝试其他关系．

图3

3．实验结论：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，其压强与体积的倒数成正比．

六、注意事项

1．改变气体体积时，要缓慢进行．

2．实验过程中，不要用手接触注射器的外壁．

3．实验前要在柱塞上涂抹润滑油．

4．读数时视线要与柱塞底面平行．

5．作p－图像时，应使尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点应均匀分布于直线两侧，

偏离太大的点应舍弃掉．

一、实验原理与操作

(多选)“探究气体等温变化的规律”的实验装置如图4所示，下列说法正确的是()

图4

A．实验过程中应保持被封闭气体的质量和温度不发生变化

B．实验中为找到体积与压强的关系，一定要测量空气柱的横截面积

C．为了减小实验误差，可以在柱塞上涂润滑油，以减小摩擦

D．处理数据时采用p－图像，是因为p－图像比p－V图像更直观

答案AD

解析本实验采用的方法是控制变量法，所以要保持被封闭气体的质量和温度不变，A正确；

由于注射器的横截面积不变，所以只需测出空气柱的长度即可，B错误；涂润滑油的主要目

的是防止漏气，使被封闭气体的质量不发生变化，C错误；p与V成反比，p－图像是一条

过原点的直线，而p－V图像是双曲线的一支，所以p－图像更直观，D正确．

二、实验数据处理

(2020·启东中学高二开学考试)对一定质量的气体，在等温条件下得出体积V与压强p

的数据如下表：

V/m31.000.500.400.250.20

p/

1.453.103.955.987.70

5

(×10Pa)

(1)根据所给数据在坐标纸上(如图5所示)画出p－图线．

图5

(2)由画出的图线可得结论是____________________________．

答案(1)见解析图(2)一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比

解析(1)作图如图所示

(2)由图可知p－图线过