2025年高考物理一轮总复习课件 第15章 实验20 探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系

第十五章热学实验二十探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系实验知识·自主回顾核心考点·重点突破提能训练练案[78]实验知识·自主回顾一、实验目的通过实验探究一定质量的气体，在温度不变时，其压强与体积变化的关系。二、实验思路本实验的方法为控制变量法，即控制气体的质量和温度一定，探究气体压强与体积的关系。三、实验器材铁架台、压力表、注射器(带橡胶套、柱塞)、刻度尺。四、实验步骤1．按如图所示，组装实验器材，在注射器下端的开口套紧橡胶套，密封一定质量的空气。2．测量空气柱的体积V和压强p。空气柱的长度l可以通过刻度尺读取，空气柱长度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。3．把柱塞缓慢地向下压或向上拉，再读取一组空气柱的长度与压强的数据。4．重复步骤3，获取多组数据。五、数据处理2．根据多次实验的数据均可作出右图，由此可得到结论：一定质量的气体，在温度不变的条件下，其压强与体积的倒数成正比，即压强与体积成反比。(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注射器活塞上涂润滑油。(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，且不能用手握住注射器封闭气体部分。核心考点·重点突破1教材原型实验(基础考点·自主探究)【跟踪训练】(实验原理、数据处理、实验操作和误差分析的考查)用如图甲所示装置探究气体等温变化的规律。(1)实验中，为找到体积与压强的关系，__________(选填“需要”或“不需要”)测出空气柱的横截面积。(2)测得多组空气柱的压强p和体积V的数据后，为直观反映压强与体积之间的关系，若以p为纵坐标，则应以____________________为横坐标在坐标系中描点作图，作出的图线如图乙所示。(3)某同学在做“探究气体等温变化的规律”实验中，测得的实验数据在计算机屏幕上显示如表所示，仔细观察“pV”一栏中的数值，发现越来越小，造成这一现象的可能原因是__________________。不需要气体发生了泄漏序号V/mLp/(105Pa)pV/(105Pa·mL)120.01.001020.020218.01.095219.714316.01.231319.701414.01.403019.642512.01.635119.621(4)实验过程中，下列操作正确的是______。A．推拉活塞时，动作迅速B．推拉活塞时，手不能握住注射器含有气体的部分C．压强传感器与注射器之间的软管脱落后，应迅速重新装上继续实验D．注射器必须固定在竖直平面内(5)为了能更准确地测出气体的压强，小华用软管连通注射器和压强传感器。用(2)中方法作出的图线如图丙所示，该图线不过原点，为减小这一实验误差，请给出你的改进方法。_____________________________________________________________________________________。B选用容积较大的注射器(或实验中气体的体积不压缩得过小或测出软管中气体的体积等)

[解析]

(1)体积可以直接从刻度处读出，不需要测量横截面积。(3)pV乘积减小很有可能是物质的量降低，故有可能气体发生了泄漏。(4)推拉活塞时，动作迅速容易造成外界急剧对气体做功，导致气体内能增加温度升高，无法控制变量，故A错误；手不握住含有气体的部分是为了不产生传热造成误差，故B正确；软管脱落后气体物质的量发生变化，无法控制变量，故C错误；注射器不必固定在竖直平面内，故D错误。(5)软管内有一部分气体，容易造成误差，所以选择容积较大的注射器(或实验中的气体不压缩得过小或测出软管中气体的体积等)，从而减小误差。2创新实验提升(能力考点·深度研析)1．实验器的改进用压强传感器代替压力表2．数据处理的改进►考向1实验器材的改进

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，某同学采用如图1所示的实验装置，一个带刻度的导热试管内封闭一定质量的气体，有一定厚度的活塞可在试管内无摩擦地滑动，试管的右端通过一个小软管与压强传感器相连。该同学向右缓慢推动活塞左侧的手柄，在这个过程中未用手接触试管，每次从活塞左边沿对应的试管刻度读取体积值，并输入计算机，同时由压强传感器测得对应的压强值。实验共测了6次，实验结果如表所示。序号体积V/mL压强p/(×105Pa)12001.01121801.12321601.26441401.44451201.68561002.022(1)在图2所示的坐标纸上已经标出4组数据点，请将余下的两组数据在坐标纸上标出，并作出对应的图像。(2)该同学经老师提醒后发现自己的体积数据记录有误，漏记了小软管内气体的体积。你认为他的体积数据记录还存在什么问题：_______________________________________。结合图2中画出的图像，判断该同学__________(选填“需要”或“不需要”)修正体积的数据记录。(3)该同学从分子动理论的角度分析实验过程：试管内封闭一定质量的气体，温度保持不变，气体分子的______________________________和____________一定；气体的体积减小时，单位时间内撞击单位面积的分子数________(选填“增大”“减小”或“不变”)，宏观表现为气体的____________。将有一定厚度的活塞体积也计入气体体积值不需要分子平均动能(或平均速率)总分子数增大压强增大[答案]

(1)见解析图[解析]

(1)将余下的两组数据在坐标纸上标出，并用平滑线连接各个点，如图所示。(2)该同学将有一定厚度的活塞体积也计入气体体积值。结合图像可知，温度不变时，压强与体积成反比，所以不需要修正。(3)因为气体温度及质量不变，所以气体分子的分子总数和分子平均动能不变，气体的体积减小时，单位体积内的分子数增多，所以单位时间内撞击单位面积的分子数增大。每个分子撞击的平均作用力不变，但是单位时间内撞击的分子数增多，所以宏观表现为气体的压强增大。►考向2实验原理的创新(2024·山东泰安质检)某同学利用图(a)装置验证玻意耳定律，粗细相同的玻璃管A和B下端用橡皮管相连，管内装有水银，A管上端封闭，内有封闭气体，B管上端开口。上、下移动B管时，需保持________不变，气体体积V可以根据A管上的刻度读出，利用刻度尺测出B管液面与A管液面