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）

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)＝C

C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】