鲁科版（新教材）2022版高考一轮复习第15章热学实验21探究气体压强与体积的关系（物理 学案）

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探究气体压强与体积的关系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．实验中所用的压力表精度较高，而气体体积是直接在注射器上读出的，其误差会直接影响实验结果。1．气体并不是严格意义上的理想气体、气体质量可能改变等存在系统误差。2．改变气体体积的过程中，造成两个状态的温度不能保证完全一致存在偶然误差。3．压强、高度的读数、描点画图等存在偶然误差。考点1　实验原理与注意事项 典例　(多选)关于“探究气体等温变化的规律”的实验，下列说法正确的是(　　)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，可以在活塞上涂润滑油，以减小摩擦D．处理数据时采用p­ 图像，是因为p­ 图像比p­V图像更直观【自主解答】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；由于玻璃管是圆柱形的，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，不只是为了减小摩擦，C错误；当p与V成反比时，p­ 图像是一条过原点的直线，而p­V图像是双曲线的一支，所以p­ 图像更直观，D正确。考点2　数据分析典例　为了探究气体压强与体积的关系，实验装置如图所示。玻璃管下端的开口有橡胶套，它和活塞一起把一段空气柱封闭在玻璃管中。实验中空气柱体积变化缓慢，可认为________保持不变。空气柱的压强p可以从仪器上方的指针读出，空气柱的长度L可以在玻璃管的刻度尺上读出，若空气柱的横截面积为S，则空气柱的体积V＝________。为了直观地判断压强p与体积V的数量关系，应作出________(选填“p­V”或“p­”)图像。【自主解答】解析：实验中空气柱体积变化缓慢，可认为温度保持不变。若空气柱的横截面积为S，则空气柱的体积V＝SL。因pV＝C，则为了直观地判断压强p与体积V的数量关系，应作出p­图像，这样得到的图线为直线。答案：温度　SL　p­ 考点3　实验的改进与创新典例　(2020·上海模拟)用DIS研究一定质量气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图甲所示，实验步骤如下：①把注射器活塞移至注射器中间位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接；移动活塞，记录注射器的刻度值V，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p；③用V­ 图像处理实验数据，得到如图乙所示图线。(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)为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是____________和______________。(3)如果实验操作规范正确，但如图所示的V­ 图线不过原点，则V0代表__________________。(4)实验中活塞与针筒间的摩擦对实验结果pV乘积值的影响是________(选填“偏大”“偏小”或“无影响”)。【自主解答】解析：(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在注射器活塞上涂润滑油，这样可以保持装置的气密性。(2)为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是移动活塞要缓慢；不能用手握住注射器封闭气体的部分，这样能保证装置与外界温度一样。(3)体积读数值比实际值大，根据p(V＋V0)＝CC为定值，则V＝－V0如果实验操作规范正确，则V0代表注射器与压强传感器连接部位的气体体积。(4)实验中气体的压强由计算机测得，气体的体积由注射器刻度测得，均与活塞与针筒间的摩擦无关，实验中活塞与针筒间的摩擦对实验结果pV乘积值无影响。答案：(1)在注射器内壁上涂一些润滑油　(2)手不能握住注射器的封闭气体部分　缓慢推动活塞　(3)注射器和压强传感器连接处的气体体积　(4)无影响【核心归纳】创新角度实验装置图创新解读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