物理选择性必修 第三册2 气体的等温变化第1课时导学案

这是一份物理选择性必修 第三册2 气体的等温变化第1课时导学案，共9页。学案主要包含了等温变化，实验思路，实验器材，物理量的测量，数据分析，注意事项等内容，欢迎下载使用。

第1课时 实验：探究气体等温变化的规律
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－eq \f(1,V)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－eq \f(1,V)图像
以压强p为纵坐标，以eq \f(1,V)为横坐标，在坐标纸上描点．如果p－eq \f(1,V)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eq \f(1,V)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－eq \f(1,V)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、单选题
1．在“探究气体等温变化的规律”实验中得到的图像如图所示，若纵坐标表示封闭气体的压强，则横坐标表示封闭气体的（ ）
A．热力学温度TB．摄氏温度tC．体积VD．体积的倒数
2．以下为四张一定质量理想气体状态变化图象，其中描述正确的是（ ）
A．图反映了气体的等容变化规律B．图反映了气体的等容变化规律
C．图反映了气体的等温变化规律D．图反映了气体的等压变化规律
3．下列反映一定质量理想气体状态变化的图象中，能正确反映物理规律的是（ ）
A．图（a）反映了气体的等容变化规律
B．图（b）反映了气体的等容变化规律
C．图（c）反映了气体的等压变化规律
D．图（d）反映了气体的等温变化规律
4．用注射器做“探究气体等温变化规律”的实验中，取几组p、V值后，用p作纵坐标，1/V作横坐标，画出p－1/V图象是一条直线，把这条直线延长后未通过坐标原点，而与横轴相交，如图所示，可能的原因是( )
A．各组的取值范围太小
B．堵塞注射器小孔的橡胶套漏气
C．在实验中用手握住注射器而没能保持温度不变
D．压强的测量值偏小
5．如图所示用压强传感器探究气体等温变化的规律，分别记录空气柱的压强P和均匀玻璃管内空气的体积V，实验数据如下表所示。数据中P和V的乘积越来越小，造成这一现象的原因可能是（ ）
A．实验环境温度升高
B．外界大气压强变小
C．注射器内的气体向外发生了泄漏
D．注射器活塞与筒壁间的摩擦力变大
6．在“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”的实验中，下列操作正确的是（ ）
A．调节空气柱长度后立刻读数
B．拉上窗帘防止阳光直射玻璃管
C．推拉活塞时，为了防止手滑应该用手紧握玻璃管
D．实验中若密封橡胶帽脱落，应立刻堵住后继续实验
二、填空题
7．在“探究气体等温变化的规律”实验中，封闭的空气如图所示，U型管粗细均匀，右端开口，已知外界大气压为76cm汞柱高，图中给出了气体的两个不同的状态，实验时甲图气体的压强为__________cmHg；乙图气体压强为__________cmHg。
8．某同学探究气体等温变化规律的实验装置如图所示。该同学测出了注射器内封闭气体的几组压强和体积的值后，以为纵坐标，为横坐标，画出图像如图甲、乙、丙，则甲产生的可能原因是______；乙产生的可能原因是______；丙产生的可能原因是______。
A．各组的、取值范围太小
B．实验过程中有漏气现象
C．实验过程中气体温度升高
D．在计算压强时，没有计入由于活塞和框架的重力引起的压强
参考答案
1．D
【详解】
气体等温变化，由玻意耳定律得
在温度不变时p和V成反比，p与成正比，故D 正确。
故选D。
2．B
【详解】
A．图（a）中温度不变，根据气体状态方程得体积增大，压强减小，反映的是气体的等温变化规律，选项A错误；
B．t=-273℃=0K，所以在p-t图象中过-273℃（0K）的直线表示等容线，选项B正确；
C．在p-T图象中过原点的直线表示等容线，反映了气体的等压变化规律，选项C错误；
D．图（d）中压强在不断减小，不是等压变化，选项D错误。
故选B。
3．B
【详解】
A．图（a）温度不变，根据气体状态方程得体积增大，压强减小，反映了气体的等温变化规律，故A错误；
B．在等容变化过程中，则
则图（b）反映了气体的等容变化规律，故B正确；
C．在p－T图象中过原点的直线表示等容变化，故C错误；
D．图（d）不能反映压强与体积成反比，所以图（d）可能是等温线，也有可能不是等温线，故D错误。
故选B。
4．D
【解析】
【详解】
由p－1/V图象是一条直线知，气体的质量一定，且温度不变，将横轴向下平移使图像过原点，如图所示，可知压强的测量值偏小了，故A、B、C错误；D正确。
5．C
【详解】
ABCD．根据理想气态方程式
其中n为一定质量的气体的物质的量，R为常量。因为探究过程为等温变化，实验数据中P和V的乘积越来越小，由等式可知n在减小，造成这一现象的原因可能是注射器内的气体向外发生了泄漏，ABD错误，C正确。
故选C。
6．B
【详解】
A．调节空气柱长度的过程中，外界对气体做功，气体温度发生变化，为保持气体温度不变，调节空气柱长度后不要立即读数，要等气体状态稳定后再读数，故A错误；
B．实验过程要保持气体温度不变，拉上窗帘防止阳光直射玻璃管，所以B正确；
C．当用手直接握在注射器上时，手的温度可能改变气体的温度，所以不要用手直接握在注射器上，则C错误；
D．实验时要保持气体的质量不变，实验中若密封橡胶帽脱落，注射器内气体的质量发生变化，则不能继续实验，所以D错误；
故选B。
7．76 80
【详解】
[1]．甲图中管中两边液面相平，可知气体的压强为76cmHg；
[2]．乙图气体压强为76+4=80cmHg。
8．D C B
【详解】
[1]甲图：是线性关系，但不过原点，相当于把图线向右平移了一定距离或向下平移了一定距离，分析知，体积计算是不会出错误，应该是少了一部分压强，故选D。
[2]乙图：图线向上弯曲，说明乘积变大，是温度升高或质量增加造成的现象，故选C。
[3]丙图：图线向下弯曲，说明乘积变小，是温度下降或质量减小造成的现象，故选B。
序号
V/ ml
P/105Pa
P•V/105Pa·ml
1
20．0
1．001
20．020
2
18．0
1．095
19．710
3
16．0
1．231
19．696
4
14．0
1．403
19．642
5
12．0
1．635
19．620