人教版高考物理一轮复习第13章热学实验17探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系课件

这是一份人教版高考物理一轮复习第13章热学实验17探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系课件，共47页。PPT课件主要包含了实验原理与要求等内容，欢迎下载使用。

 一、实验目的探究在温度不变的情况下，一定质量的理想气体压强与体积的关系。
[基本实验要求]1．实验原理本实验就是研究在温度不变时，气体的压强与体积之间的关系。在温度不变的条件下，气体压强增大时，体积减小；气体压强减小时，体积增大。2．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。
3．实验步骤(1)如实验原理图所示组装实验器材。(2)注射器两端有柱塞和橡胶套，管内密封一段空气柱，这段空气柱就是我们的研究对象。在实验过程中，我们可以近似认为空气柱的质量和温度不变。(3)用手把柱塞向下压，选取几个位置，同时读出刻度尺示数与压强，记录数据。
4．注意事项(1)适用条件是温度保持不变，所以操作要缓慢，才能保证温度不变。(2)要等到示数稳定之后，再去读数。(3)研究对象为一定质量的气体，防止漏气。
[规律方法总结]1．数据处理(1)设计表格记录数据。
2．实验结论在温度不变的条件下，一定质量的理想气体，气体压强与体积成反比。3．误差分析(1)气体并不是严格意义上的理想气体。(2)两个状态的温度不能保证完全一致。
命题点一　教材原型实验　实验原理与操作[典例1]　采用验证玻意耳定律实验的主要器材针管及其附件，来测定大气压强的值，实验步骤如下：
(1)将针管水平固定，拔下橡皮帽，向右将活塞从针管中抽出；(2)用天平称出活塞与固定在其上的支架的总质量为M；(3)用卡尺测出活塞直径d；(4)再将活塞插入针管中，保持针管中有一定质量的气体，并盖上橡皮帽，此时，从针管上可读出气柱体积为V1，如图所示；(5)将弹簧秤挂钩钩在活塞支架上，向右水平缓慢拉动活塞到一定位置，此时，弹簧秤读数为F，气柱体积为V2。试用以上的直接测量数据，写出大气压强的最终表达式p0＝________，本实验中第________实验步骤是多余的。
命题点二　实验创新设计 　实验器材创新[典例3]　如图甲所示，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：
答案：(1)为过坐标原点的直线　(2)传感器与注射器间有气体　传感器与注射器间气体体积
创新评价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。　
　实验目的创新[典例4]　(2021·上海青浦模拟)为了测量所采集的某种植物种子的密度，一位同学进行了如下实验：
(1)根据图线，可求得种子的总体积约为________mL(即cm3)。(2)如果测得这些种子的质量为7.85×10－3 kg，则种子的密度为________kg/m3。(3)如果在上述实验过程中，由于操作不规范，使注射器内气体的温度升高，其错误的操作可能是____________、________________。这样操作会造成所测种子的密度值__________________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
[答案]　(1)5.0　(2)1.57×103　(3)手握住了注射器内的封闭气体部分　没有缓慢推动活塞　偏小
　实验情景创新[典例5]　利用如图装置可测量大气压强和容器的容积。步骤如下：
①将倒U形玻璃管A的一端通过橡胶软管与直玻璃管B连接，并注入适量的水，另一端插入橡皮塞，然后塞住烧瓶口，并在A上标注此时水面的位置K；再将一活塞置于10 mL位置的针筒插入烧瓶，使活塞缓慢推移至0刻度位置；上下移动B，保持A中的水面位于K处，测得此时水面的高度差为17.1 cm。②拔出橡皮塞，将针筒活塞置于0 mL位置，使烧瓶与大气相通后再次塞住瓶口；然后将活塞抽拔至10 mL位置，上下移动B，使A中的水面仍位于K，测得此时玻璃管中水面的高度差为16.8 cm。(玻璃管A内气体体积忽略不计，ρ＝1.0×103 kg/m3，取g＝10 m/s2)
(1)若用V0表示烧瓶容积，p0表示大气压强，ΔV表示针筒内气体的体积，Δp1、Δp2表示上述步骤①、②中烧瓶内外气体压强差大小，则步骤①、②中，气体满足的方程分别为_____________、_________________。(2)由实验数据得烧瓶容积V0＝________mL，大气压强p0＝________Pa。(3)倒U形玻璃管A内气体的存在________。A．仅对容积的测量结果有影响B．仅对压强的测量结果有影响C．对二者的测量结果均有影响D．对二者的测量结果均无影响
 创新评价本题在常规探究等温变化的基础上拓展为通过改变气体的体积测量大气压强和容器的容积。　
2．(2021·北京西城模拟)某同学用如图所示装置探究气体做等温变化的规律。
(1)在实验中，下列哪些操作不是必需的________。A．用橡胶塞密封注射器的下端B．用游标卡尺测量柱塞的直径C．读取压力表上显示的气压值D．读取刻度尺上显示的空气柱长度(2)实验装置用铁架台固定，而不是用手握住玻璃管(或注射器)，并且在实验中要缓慢推动活塞，这些要求的目的是_______________________。
解析：(1)由于玻璃管粗细均匀，因此用游标卡尺测量柱塞的直径的操作不需要，故选B。(2)不用手握住玻璃管(或注射器)，并且在实验中要缓慢推动活塞，这些要求的目的是防止玻璃管内的空气温度升高(或保持玻璃管内的空气温度不变)。答案：(1)B　 (2)防止玻璃管内的空气温度升高 (或保持玻璃管内的空气温度不变)
(3)下列图象中，最能反映气体做等温变化的规律的是__________。
解析：(3)根据气体等温变化，压强与体积成反比可知最能反映气体做等温变化的规律的是图象C。答案：(3)C
3．现用“验证玻意耳定律”的仪器来测量大气压强p。注射器针筒已被固定在竖直方向上，针筒上所标刻度是注射器的容积，最大刻度Vm＝10 mL。注射器活塞已装上钩码框架，如图所示。此外，还有一架托盘天平、若干钩码、一把米尺、一个针孔橡皮帽和少许润滑油。
(1)下面是实验步骤，试填写所缺的②和⑤。①用米尺测出注射器针筒上全部刻度的长度L。②_________________________________________________。③把适量的润滑油抹在注射器的活塞上，将活塞插入外筒中，上下拉动活塞，使活塞与针筒的间隙内均匀地涂上润滑油。④将活塞插到适当的位置。⑤________________________________________________。⑥在钩码框架两侧挂上钩码，记下挂上的钩码的质量m1，在达到平衡后，记下注射器中空气柱的体积V1，在这个过程中不要用手接触注射器以保证空气柱温度不变。⑦增加钩码的个数，使钩码的质量增大为m2，达到平衡后，记下空气柱的体积V2。
解析：(1)实验步骤：①用米尺测出注射器针筒上全部刻度的长度L。②称出活塞和钩码框架的总质量M。③把适量的润滑油抹在注射器的活塞上，将活塞插入外筒中，上下拉动活塞，使活塞与针筒的间隙内均匀地涂上润滑油。④将活塞插到适当的位置。⑤将注射器针筒上的小孔用橡皮帽堵住。⑥在钩码框架两侧挂上钩码，记下挂上的钩码的质量m1，在达到平衡后，记下注射器中空气柱的体积V1，在这个过程中不要用手接触注射器以保证空气柱温度不变。⑦增加钩码的个数，使钩码的质量增大为m2，达到平衡后，记下空气柱的体积V2。
答案：(1)②称出活塞和钩码框架的总质量M⑤将注射器针筒上的小孔用橡皮帽堵住
(2)计算出的大气压强p＝____________________。(用已给的和测得的物理量表示，重力加速度为g)
4．在“用DIS研究温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”实验中： (1)气体的体积可直接从注射器上读出，气体的压强是用________传感器通过计算机系统得到的。(2)下列各项要求中，属于本实验必须要做到的是______。A．在等温条件下操作B．注射器的密封性良好 C．弄清所封闭气体的质量D．气体的压强和体积必须用国际单位 (3)对测得的实验数据进行处理时，发现各组同学计算的气体压强p与体积V的乘积值不完全相等，其主要原因是由于封闭气体的________不同。