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适用于新教材2024版高考物理一轮总复习第14章热学实验探究课18探究等温情况下一定质量的气体压强与体积的关系课件
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这是一份适用于新教材2024版高考物理一轮总复习第14章热学实验探究课18探究等温情况下一定质量的气体压强与体积的关系课件，共21页。PPT课件主要包含了内容索引，强基础固本增分，研考点精准突破等内容，欢迎下载使用。
易错辨析·判一判(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,不需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,可以通过画p- 图像,把双曲线变为直线,说明p和V成反比。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,化曲为直是科学研究中常用的数据处理的方法。( √ )
典例1.如图所示,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移动活塞至某一位置,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p1;③重复上述步骤②,多次测量并记录;④根据记录的数据,作出相应图像,分析得出结论。
(1)(多选)关于本实验的基本要求,下列说法正确的是 (填选项前的字母)。 A.移动活塞时应缓慢一些B.封闭气体的注射器应密封良好C.必须测出注射器内封闭气体的质量(2)为了能直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系,应作出 图像。对图线进行分析,如果在误差允许范围内该图线是一条 线,就说明一定质量的气体在温度不变时,其压强与体积成反比。
(3)(多选)在不同温度环境下,另一位同学重复了上述实验,实验操作和数据处理均正确。环境温度分别为T1、T2,且T1>T2。在如图所示的四幅图中,可能正确反映相关物理量之间关系的是 (选填选项的字母)。
解析 (1)移动活塞时应缓慢一些,以保证气体的温度不变,选项A正确;封闭气体的注射器应密封良好,要保证气体的质量不变,选项B正确;必须测出注射器内封闭气体的体积,选项C错误。
规律方法 在探究两个成反比的物理量间的关系时,如果直接做出的两个物理量的关系图像是曲线,则不能说明两个物理量成反比,这时我们可以转化成探究这个物理量与另一个物理量倒数的关系图像,如果这个物理量与另一个物理量倒数的关系图像是过原点的倾斜直线,则说明这两个物理量成反比。
对点演练1.用注射器和压力表来探究一定质量的气体发生等温变化时遵循的规律,实验装置如图甲所示,用柱塞和注射器外筒封闭一定质量的气体,其压强可由左侧的压力表测得。
(1)实验时通过推拉柱塞改变封闭气体的体积V和压强p,可得到多组关于V和p的数据。根据实验所测数据,猜想在温度不变时V和p成反比,为了验证猜想是否正确可描点画图像,若图像的纵轴为p,则横轴应为 ; (2)据(1)所作图像的形状若为图乙中实线所示,则造成图线形状这样弯曲的原因可能是 (选填“柱塞推拉过快”或“封闭气体有泄漏”)。
典例2.如图所示是一种研究气球的体积和压强的变化规律的装置。将气球、压强传感器和大型注射器用T形管连通。初始时认为气球内无空气,注射器内气体体积为V0,压强为p0。T形管与传感器内少量气体体积可忽略不计。缓慢推动注射器,保持温度不变,装置密封良好。(1)该装置可用于验证 定律。(填写气体实验定律名称) (2)将注射器内气体部分推入气球,读出此时注射器内剩余气体的体积为 V0,压强传感器读数为p1,则此时气球体积为 。
思维点拨 本实验是验证性实验,要控制实验条件,气体的质量一定,气体的温度一定,运用玻意耳定律列式进行分析。
对点演练2.利用图甲装置验证气体等温变化实验规律,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。实验时打开阀门,缓慢推动注射器活塞向烧瓶内注入水。根据注射器刻度记录注入水的体积V,同时记录对应气体的压强p值,得到多组实验数据。利用图像法处理数据得到乙图。
(1)乙图中的纵坐标为 (选填“V”或“ ”),利用乙图中的数据可得烧瓶的体积为 ; (2)通过对实验装置的不断完善,可准确测出气体的体积V',作出p-V'图像如图丙所示,图线在V1、V2之间所围的面积的物理意义是 ; (3)某同学在处理数据时发现pV'乘积随压强p增大而变小,导致这个现象的原因是 。 答案 (1)V b(2)气体体积从V2减小到V1过程中外界对气体做的功的大小(3)装置出现漏气或环境温度降低
易错辨析·判一判(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,不需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,可以通过画p- 图像,把双曲线变为直线,说明p和V成反比。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,化曲为直是科学研究中常用的数据处理的方法。( √ )
典例1.如图所示,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移动活塞至某一位置,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p1;③重复上述步骤②,多次测量并记录;④根据记录的数据,作出相应图像,分析得出结论。
(1)(多选)关于本实验的基本要求,下列说法正确的是 (填选项前的字母)。 A.移动活塞时应缓慢一些B.封闭气体的注射器应密封良好C.必须测出注射器内封闭气体的质量(2)为了能直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系,应作出 图像。对图线进行分析,如果在误差允许范围内该图线是一条 线,就说明一定质量的气体在温度不变时,其压强与体积成反比。
(3)(多选)在不同温度环境下,另一位同学重复了上述实验,实验操作和数据处理均正确。环境温度分别为T1、T2,且T1>T2。在如图所示的四幅图中,可能正确反映相关物理量之间关系的是 (选填选项的字母)。
解析 (1)移动活塞时应缓慢一些,以保证气体的温度不变,选项A正确;封闭气体的注射器应密封良好,要保证气体的质量不变,选项B正确;必须测出注射器内封闭气体的体积,选项C错误。
规律方法 在探究两个成反比的物理量间的关系时,如果直接做出的两个物理量的关系图像是曲线,则不能说明两个物理量成反比,这时我们可以转化成探究这个物理量与另一个物理量倒数的关系图像,如果这个物理量与另一个物理量倒数的关系图像是过原点的倾斜直线,则说明这两个物理量成反比。
对点演练1.用注射器和压力表来探究一定质量的气体发生等温变化时遵循的规律,实验装置如图甲所示,用柱塞和注射器外筒封闭一定质量的气体,其压强可由左侧的压力表测得。
(1)实验时通过推拉柱塞改变封闭气体的体积V和压强p,可得到多组关于V和p的数据。根据实验所测数据,猜想在温度不变时V和p成反比,为了验证猜想是否正确可描点画图像,若图像的纵轴为p,则横轴应为 ; (2)据(1)所作图像的形状若为图乙中实线所示,则造成图线形状这样弯曲的原因可能是 (选填“柱塞推拉过快”或“封闭气体有泄漏”)。
典例2.如图所示是一种研究气球的体积和压强的变化规律的装置。将气球、压强传感器和大型注射器用T形管连通。初始时认为气球内无空气,注射器内气体体积为V0,压强为p0。T形管与传感器内少量气体体积可忽略不计。缓慢推动注射器,保持温度不变,装置密封良好。(1)该装置可用于验证 定律。(填写气体实验定律名称) (2)将注射器内气体部分推入气球,读出此时注射器内剩余气体的体积为 V0,压强传感器读数为p1,则此时气球体积为 。
思维点拨 本实验是验证性实验,要控制实验条件,气体的质量一定,气体的温度一定,运用玻意耳定律列式进行分析。
对点演练2.利用图甲装置验证气体等温变化实验规律,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。实验时打开阀门,缓慢推动注射器活塞向烧瓶内注入水。根据注射器刻度记录注入水的体积V,同时记录对应气体的压强p值,得到多组实验数据。利用图像法处理数据得到乙图。
(1)乙图中的纵坐标为 (选填“V”或“ ”),利用乙图中的数据可得烧瓶的体积为 ; (2)通过对实验装置的不断完善,可准确测出气体的体积V',作出p-V'图像如图丙所示,图线在V1、V2之间所围的面积的物理意义是 ; (3)某同学在处理数据时发现pV'乘积随压强p增大而变小,导致这个现象的原因是 。 答案 (1)V b(2)气体体积从V2减小到V1过程中外界对气体做的功的大小(3)装置出现漏气或环境温度降低
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