2021試驗17探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系

1、實驗十七探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系口實驗儲備自主1.實驗?zāi)康木o抓教仞I 自主落宴探究一定質(zhì)量的氣體在溫度不變的條件下的壓強(qiáng)與體積的關(guān)系2.實驗原理(1)描述氣體狀態(tài)的壓強(qiáng)、溫度、體積三個物理量稱為氣體狀態(tài)參量，當(dāng)其 中某個參量發(fā)生變化時，通常會引起另外兩個參量的變化。要研究這三個參量 的變化規(guī)律，可以運(yùn)用控制變量的方法，分別研究兩個參量之間的關(guān)系。(2)本實驗就是研究在溫度不變時，氣體的壓強(qiáng)與體積之間的關(guān)系。如圖是 傳統(tǒng)的探究氣體溫度不變時壓強(qiáng)與體積關(guān)系的實驗裝置，壓強(qiáng)可通過壓強(qiáng)計讀 出。柱寒 塞 氣膠 活 空橡HIHI23-113103.實驗器材注射器、DIS(壓強(qiáng)傳感器、數(shù)

2、據(jù)采集器、計算機(jī)等)。.實驗步驟(1)將壓強(qiáng)傳感器接入數(shù)據(jù)采集器。點(diǎn)擊教材專用軟件主界面上的實驗條目“氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”，打開該軟件。(2)點(diǎn)擊“開始記錄”，觀察壓強(qiáng)傳感器實時測得的大氣壓強(qiáng)值。(3)把注射器活塞置于初始位置(本次實驗為11 mL處)，并將注射器與壓強(qiáng)傳感器前端軟管緊密連接，確保其氣密性。(4)在軟件窗口下方的表格中輸入活塞初始位置對應(yīng)的氣體體積值。點(diǎn)擊“記錄數(shù)據(jù)”，記錄下此刻的壓強(qiáng)值。(5)連續(xù)改變注射器活塞的位置使氣體體積發(fā)生變化，將變化后的體積值輸 入到表格中，同時記錄該體積對應(yīng)的壓強(qiáng)值，獲得多組數(shù)據(jù)。點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)計算” 對表格中數(shù)據(jù)進(jìn)行計算。(6)點(diǎn)擊“p-V繪圖”，

3、根據(jù)已有數(shù)據(jù)點(diǎn)繪出“壓強(qiáng)一體積”關(guān)系圖線1 一,點(diǎn)擊“p-土繪圖，繪出 壓強(qiáng)體積倒數(shù)”關(guān)系圖線。.注意事項(1)本實驗應(yīng)用物理實驗中常用的控制變量法，探究在氣體質(zhì)量和溫度不變 的情況下(即等溫過程)，氣體的壓強(qiáng)和體積的關(guān)系。(2)為保持等溫變化，實驗過程中不要用手握住注射器有氣體的部位。同時， 改變體積過程應(yīng)緩慢，以免影響密閉氣體的溫度。為保證氣體密閉，應(yīng)在活塞 與注射器壁間涂上潤滑油，注射器內(nèi)外氣體的壓強(qiáng)差不宜過大。(3)實驗中所用的壓強(qiáng)傳感器精度較高，而氣體體積是直接在注射器上讀出 的，其誤差會直接影響實驗結(jié)果。(4)在等溫過程中，氣體的壓強(qiáng)和體積的關(guān)系在p-V圖象中呈現(xiàn)為雙曲線。1處理實

4、驗數(shù)據(jù)時，要通過變換，即回 p-V圖象，把雙曲線變?yōu)橹本€，說明p和V成反比。這是科學(xué)研究中常用的數(shù)據(jù)處理的方法，因為一次函數(shù)反映的物理規(guī)律化較直觀，容易得出相關(guān)的對實驗研究有用的參數(shù)。用緣提升考向1實驗原理與操作多維突破1.在活塞上涂上潤滑油，保持良好的密封性，可以保持封閉氣體的質(zhì)量不發(fā)生變化2,緩慢的推拉活塞，可以使氣體的溫度保持與外界的溫度保持一致，從而可以保持封閉氣體的溫度不變。3.手不能直接握在注射器上，因為手的溫度可能改變氣體的溫度。題組訓(xùn)練. (1)如圖所示，用一個帶刻度的注射器及計算機(jī)輔助系統(tǒng)來探究氣體的壓強(qiáng)和體積關(guān)系，實驗中應(yīng)保持不變的參量是,所研究的對象是注射器中0封閉的氣體

5、，它的體積可用注射器直接讀出，它的壓強(qiáng)是由圖中壓強(qiáng)傳感器、 數(shù)據(jù)采集器得到。(2)實驗過程中，下列操作正確的是A .推拉活塞時，動作要快B.推拉活塞時，手不能握住注射器筒C.壓強(qiáng)傳感器與注射器之間的軟管脫落后，應(yīng)立即重新接上，繼續(xù)實驗并 記錄數(shù)據(jù)D.活塞和針筒之間要保證不漏氣E.活塞和針筒之間的摩擦并不影響壓強(qiáng)的測量解析(1)在研究一定質(zhì)量的氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系時，氣體的溫度是不能 變化的，由理想氣體狀態(tài)方程pV=k,可得當(dāng)氣體的溫度不變的情況下，p與V 是成反比的。推拉活塞時，動作要慢，使其溫度與環(huán)境保持一致，故 A錯誤；推拉活塞時，手不能握住注射器，防止手對其起加熱作用，故B正確；橡皮帽與

6、注射器脫落后，氣體質(zhì)量變化，需重新做實驗，故 C錯誤；不漏氣可以保證氣體質(zhì)量一定，故D正確；活塞和針筒之間的摩擦并不影響壓強(qiáng)的測量，故E正確。答案溫度 (2)BDE.在“用DIS研究溫度不變時，一定質(zhì)量的氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”實驗中:傳感器通(1)氣體的體積可直接從注射器上讀出，氣體的壓強(qiáng)是用過計算機(jī)系統(tǒng)得到的(2)下列各項要求中，屬于本實驗必須要做到的是 。A.在等溫條件下操作B.注射器的密封性良好C.弄清所封閉氣體的質(zhì)量D.氣體的壓強(qiáng)和體積必須用國際單位(3)對測得的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時，發(fā)現(xiàn)各組同學(xué)計算的氣體壓強(qiáng) p與體積V 的乘積值不完全相等，其主要原因是由于封閉氣體的 不同。解析(1)

7、用DIS做實驗時，氣體的壓強(qiáng)是用壓強(qiáng)傳感器通過計算機(jī)系統(tǒng)得至IJ的。(2)本實驗的條件是：溫度不變、氣體質(zhì)量一定，所以要在等溫條件下操作， 注射器密封性要好，故A、B正確；本實驗研究質(zhì)量一定的氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān) 系，不需要測量氣體的質(zhì)量，故 C錯誤；本實驗研究氣體的壓強(qiáng)和體積的比例 關(guān)系，單位無需統(tǒng)一為國際單位，故 D錯誤。(3)根據(jù)氣態(tài)方程pV=nRT, RT相同，pV不同，是由于摩爾數(shù)不同，空氣 的質(zhì)量不同。答案(1)壓強(qiáng) (2)AB (3)質(zhì)量.如圖所示，用一個帶兩根細(xì)管的橡皮塞塞緊燒瓶的瓶口，壓強(qiáng)傳感器通 過其中一根不帶閥門的細(xì)管連通燒瓶中的空氣，另一根帶閥門的細(xì)管連通注射 器。開始時

8、閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，注射器針筒的最大刻度線到閥門之間充滿了水。 現(xiàn)利用該裝置進(jìn)行驗證玻意耳定律的實驗。依圖示連接好實驗器材，運(yùn)行 DIS 軟件進(jìn)入實驗界面，點(diǎn)擊“開始記錄”后：打開閥門，推注射器活塞向燒瓶內(nèi)注入適量的水，關(guān)閉閥門；記錄氣體的壓強(qiáng)p,并在表格中記錄注入的水的體積 V;保持燒瓶中氣體的溫度不變，重復(fù)實驗得到多組實驗數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊“停止 記錄”。(1)實驗中通過測得注入燒瓶中的水的體積。(2)為驗證玻意耳定律，采用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)時，應(yīng)選擇 。1A. p-V圖象B. p-V圖象1一L1 1一jC. V-p圖象D. 紡出一條即可)。解析(1)因為注射器上有刻度，所以通過注射器上的刻度測得注

9、入燒瓶中的水的體積。1(2)設(shè)燒瓶的體積為V0,由玻意耳定律可得p(V0V) = C,化簡可得V=Cp 1 -+ V0,由此可以看出應(yīng)該作 V-1圖象。p 一1如果實驗操作規(guī)范正確，但如圖所示的V-1圖線不過原點(diǎn)，則 Vo代表p -V圖象(3)根據(jù)上述實驗數(shù)據(jù)的圖象可以測得 在著可能影響實驗精確度的主要因素有考向2數(shù)據(jù)處理與誤差分析一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng) p與體積V成反比，所 以p-V圖線是雙曲線，但不同溫度下的圖線是不同的。如圖是一定質(zhì)量的氣體 分別在ti、t2溫度下等溫變化的p-V圖線，其中溫度較高的是t2o題組訓(xùn)練.用DIS研究一定質(zhì)量氣體在溫度不變時，壓強(qiáng)與體積關(guān)

10、系的實驗裝置如 圖甲所示，實驗步驟如下：甲乙把注射器活塞移至注射器中間位置，將注射器與壓強(qiáng)傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機(jī)逐一連接；移動活塞，記錄注射器的刻度值 V,同時記錄對應(yīng)的由計算機(jī)顯示的氣體 壓強(qiáng)值p;1用V-1圖象處理實驗數(shù)據(jù)，得出如圖乙所示圖線。 p(1)為了保持封閉氣體的質(zhì)量不變，實驗中采取的主要措施是0(2)為了保持封閉氣體的溫度不變，實驗中采取的主要措施是ft解析(1)為了保持封閉氣體的質(zhì)量不變，實驗中采取的主要措施是在注射器活塞上涂潤滑油，這樣可以保持氣密性。(2)為了保持封閉氣體的溫度不變，實驗中采取的主要措施是移動活塞要緩慢；不能用手握住注射器封閉氣體部分，這樣能保證裝置與外

11、界溫度一樣。C (3)根據(jù)p(V+V0)=C, C為定值，則V=-V0O如果實驗操作規(guī)范正確, p則V0代表注射器與壓強(qiáng)傳感器連接部位的氣體體積。答案(1)在注射器活塞上涂潤滑油(2)移動活塞要緩慢；不能用手握住注射器封閉氣體部分(3)注射器與壓強(qiáng)傳感器連接部位的氣體體積2,用注射器做“驗證玻意耳定律”的實驗，如圖所示。(1)若測得注射器的全部刻度長為l,由注射器的刻度直接讀出其容積為V,由天平測得注射器的活塞和鉤碼框架的總質(zhì)量為mi,由氣壓計讀出大氣壓強(qiáng)為P0O當(dāng)框架兩側(cè)對稱懸掛鉤碼總質(zhì)量為 m2時，則氣體壓強(qiáng)為；去掉鉤碼，用彈簧測力計豎直向上拉框架，測得拉力為F,則氣體壓強(qiáng)為 o(2)某同

12、學(xué)測出了注射器內(nèi)封閉氣體的幾組壓強(qiáng)p和體積V的值后，用p作1 一，1 一縱軸、V作橫軸，回出p-V圖象如圖甲、乙、丙所示，則甲產(chǎn)生的可能原因是；乙產(chǎn)生的可能原因是 ；丙產(chǎn)生的可能原因是 C甲乙丙.1一一一 一，A.各組的p、V取值沱圍太小B.實驗過程中有漏氣現(xiàn)象C.實驗過程中氣體溫度升高D.在計算壓強(qiáng)時，沒有計入由于活塞和框架的重力引起的壓強(qiáng)解析(1)兩邊加整碼時，對活塞受力分析可知：pS= p0S+mig+m2g,可mig+m2gvmi + m2 gl得氣體壓強(qiáng)為 p=po+q ,而 S=，所以 p= po+%;向上加力SlVF時，對活塞受力分析可知：pS+F = p0S+m1g,可得氣體壓

13、強(qiáng)為 p=p0 +mig F lV 0(2)甲圖中圖象的交點(diǎn)在橫軸上，即測量的壓強(qiáng)為0時就有一定的體積，因此在測量過程中壓強(qiáng)測小了，可能是在計算壓強(qiáng)時，沒有計入由于活塞和框架的 重力引起的壓強(qiáng)，故選D;乙圖中圖象向上彎曲，可能是實驗過程中氣體溫度升高，故選C;內(nèi)圖圖象向下彎曲，可能是實驗過程中有漏氣現(xiàn)象，導(dǎo)致 pV乘積減小，故選Bomi + m2 glmigF l-答案(i)po+Vp0+-V- (2)D C B3.某同學(xué)利用玻意耳定律，設(shè)計了測量小石塊體積的實驗方案，并按如下 步驟進(jìn)行了實驗：Vi,從計算機(jī)Vn,并讀取對I .將連接注射器的壓強(qiáng)傳感器、數(shù)據(jù)采集器以及計算機(jī)相連，如圖所示, 再

14、將小石塊裝入注射器內(nèi)；葭緩慢推動活塞至某一位置，記錄活塞所在位置的容積刻度 上讀取此時氣體的壓強(qiáng)pi;出.重復(fù)步驟n若干次，記錄每一次活塞所在位置的容積刻度應(yīng)的氣體壓強(qiáng)Pn ；IV.處理記錄的數(shù)據(jù)，求出小石塊體積。試回答下列問題：(1)實驗過程中，除了保持注射器內(nèi)封閉氣體的質(zhì)量不變之外，還應(yīng)該保持 封閉氣體的不變。(2)設(shè)小石塊的體積V0,任意兩次測得的氣體壓強(qiáng)及體積為 pi、Vi和p2、V2, 則上述物理量之間的關(guān)系式為(3)為了減小實驗誤差，實驗數(shù)據(jù)通常采用作直線圖線的方法來處理。橫、 縱坐標(biāo)對應(yīng)的物理量最佳的設(shè)置方法是：以為橫軸、以為縱軸。(4)指出實驗中導(dǎo)致小石塊體積誤差的一個因素 。解析(1)實驗過程中，除了保持注射器內(nèi)封閉氣體的質(zhì)量不變之外，還應(yīng)該保持封閉氣體的溫度不變。(2)根據(jù)玻意耳定律可得：pi (Vi V。) = p2 (V2 V0)。(3)根據(jù)玻意耳定律有：pV = C,要作直線圖，故以1為橫軸、以V為縱軸。p(4)在計算時，忽略了注射器連接壓強(qiáng)傳感器之間的