物理學(xué)案（新教材粵教版）第十五章實(shí)驗(yàn)十六探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)十六探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系目標(biāo)要求1.學(xué)會(huì)探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系.2.會(huì)用圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．實(shí)驗(yàn)技能儲(chǔ)備1．實(shí)驗(yàn)器材：注射器、橡膠套、壓力表等(如圖所示)．2．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取空氣柱的壓強(qiáng)p可以從儀器上方的壓力表讀出，空氣柱的長(zhǎng)度l可以在玻璃管側(cè)的刻度尺上讀出，空氣柱的長(zhǎng)度l與橫截面積S的乘積就是它的體積V.把柱塞緩慢地向下壓或向上拉，讀出空氣柱的長(zhǎng)度與壓強(qiáng)的幾組數(shù)據(jù)．3．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理在等溫過(guò)程中，氣體的壓強(qiáng)和體積的關(guān)系在p－V圖像中呈現(xiàn)為雙曲線(xiàn)的一支，如圖甲所示．處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，要通過(guò)變換，即畫(huà)p－eq\f(1,V)圖像，把雙曲線(xiàn)變?yōu)橹本€(xiàn)，說(shuō)明p和V成反比，如圖乙所示．這是科學(xué)研究中常用的數(shù)據(jù)處理的方法，因?yàn)橐淮魏瘮?shù)反映的物理規(guī)律比較直接，容易得出相關(guān)的對(duì)實(shí)驗(yàn)研究有用的參數(shù)．4．實(shí)驗(yàn)結(jié)論一定質(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(xiàn)是雙曲線(xiàn)的一支，但不同溫度下的圖線(xiàn)是不同的．如圖是一定質(zhì)量的氣體分別在T1、T2溫度下等溫變化的p－V圖線(xiàn)，其中溫度較高的是________．5．注意事項(xiàng)(1)本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用控制變量法，探究在氣體______和________不變的情況下(即等溫過(guò)程)，氣體的壓強(qiáng)和體積的關(guān)系．(2)為保證等溫變化，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不要用手握住注射器有氣體的部位．同時(shí)，改變體積過(guò)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)在活塞與注射器內(nèi)壁間涂上潤(rùn)滑油，注射器內(nèi)、外氣體的壓強(qiáng)差不宜過(guò)大．考點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)例1用圖甲所示裝置探究氣體等溫變化的規(guī)律．(1)實(shí)驗(yàn)中，為找到體積與壓強(qiáng)的關(guān)系，________(選填“需要”或“不需要”)測(cè)空氣柱的橫截面積；(2)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的操作，下列說(shuō)法正確的有______；A．柱塞上應(yīng)該涂油B．應(yīng)緩慢推拉柱塞C．用手握住注射器推拉柱塞D．注射器必須固定在豎直平面內(nèi)(3)測(cè)得多組空氣柱的壓強(qiáng)p和體積V的數(shù)據(jù)后，以p為縱坐標(biāo)，eq\f(1,V)為橫坐標(biāo)，在坐標(biāo)系中描點(diǎn)作圖；小明所在的小組不斷壓縮氣體，由測(cè)得的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)p與V的乘積值越來(lái)越小，則用上述方法作出的圖像應(yīng)為圖乙中的________(選填“①”或“②”)，造成該現(xiàn)象的原因可能是________．例2如圖所示，用氣體壓強(qiáng)傳感器探究氣體等溫變化的規(guī)律，操作步驟如下：①在注射器內(nèi)用活塞封閉一定質(zhì)量的氣體，將注射器、壓強(qiáng)傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)逐一連接起來(lái)；②緩慢移動(dòng)活塞至某一位置，待示數(shù)穩(wěn)定后記錄此時(shí)注射器內(nèi)封閉氣體的體積V1和由計(jì)算機(jī)顯示的氣體壓強(qiáng)值p1；③重復(fù)上述步驟②，多次測(cè)量并記錄；④根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，作出相應(yīng)圖像，分析得出結(jié)論．(1)在本實(shí)驗(yàn)操作的過(guò)程中，需要保持不變的量是氣體的________和________．(2)根據(jù)記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，作出了如圖所示的p－V圖像．對(duì)圖線(xiàn)進(jìn)行分析，如果在誤差允許范圍內(nèi)，p1、p2、V1、V2之間滿(mǎn)足關(guān)系式________________，就說(shuō)明一定質(zhì)量的氣體在溫度不變時(shí)，其壓強(qiáng)與體積成反比．(3)在不同溫度環(huán)境下，另一位同學(xué)重復(fù)了上述實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理均正確．環(huán)境溫度分別為T(mén)1、T2，且T1>T2.在如圖所示的四幅圖中，可能正確反映相關(guān)物理量之間關(guān)系的是________(選填選項(xiàng)前的字母)．考點(diǎn)二探索創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)例3某同學(xué)通過(guò)圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，利用玻意耳定律來(lái)測(cè)定一顆形狀不規(guī)則的石子的體積．實(shí)驗(yàn)步驟：①將石子裝進(jìn)注射器，插入活塞，再將注射器通過(guò)軟管與傳感器A連接；②移動(dòng)活塞，通過(guò)活塞所在的刻度讀取了多組氣體體積V，同時(shí)記錄對(duì)應(yīng)的傳感器數(shù)據(jù)；③建立直角坐標(biāo)系．(1)在實(shí)驗(yàn)操作中，下列說(shuō)法正確的是________；A．圖甲中，傳感器A為壓強(qiáng)傳感器B．在步驟①中，將注射器與傳感器A連接前，應(yīng)把注射器活塞移至注射器最右端位置C．操作中，不可用手握住注射器封閉氣體部分，是為了保持封閉氣體的溫度不變D．若實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不慎將活塞拔出注射器，應(yīng)立即將活塞插入注射器繼續(xù)實(shí)驗(yàn)(2)為了在坐標(biāo)系中獲得直線(xiàn)圖像，若取y軸為V，則x軸為_(kāi)_______(選填“eq\f(1,p)”或“p”)；(3)選擇合適的坐標(biāo)后，該同學(xué)通