新教材2025版高中物理第二章氣體固體和液體2.氣體的等溫變化第1課時(shí)實(shí)驗(yàn)：探究氣體等溫變化的規(guī)律學(xué)生用書(shū)新人教版選擇性必修第三冊(cè)

第1課時(shí)試驗(yàn)：探究氣體等溫變更的規(guī)律素養(yǎng)目標(biāo)1.知道等溫變更的概念，能通過(guò)試驗(yàn)探究氣體等溫變更的規(guī)律．(物理觀念)2．理解探究氣體等溫變更規(guī)律的試驗(yàn)，學(xué)會(huì)視察與探究，與他人合作溝通，得出試驗(yàn)結(jié)論．(科學(xué)探究)3．通過(guò)表格與圖像對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析，培育實(shí)事求是的科學(xué)看法，激發(fā)探究科學(xué)的愛(ài)好．(科學(xué)看法與責(zé)任)自主落實(shí)·必備學(xué)問(wèn)全過(guò)關(guān)一、試驗(yàn)思路和物理量的測(cè)量探究一個(gè)量與多個(gè)量的關(guān)系時(shí)用1．試驗(yàn)方法：限制變量法．在保證密閉注射器中氣體的________和________不變的條件下，探究氣體壓強(qiáng)和體積的關(guān)系．2.物理量的測(cè)量：須要測(cè)量________和________．組裝試驗(yàn)器材如圖所示．空氣柱的長(zhǎng)度l可以通過(guò)刻度尺讀取，空氣柱的長(zhǎng)度l與橫截面積不須要測(cè)出S的乘積就是它的體積V；空氣柱的壓強(qiáng)p可以從與注射器內(nèi)空氣柱相連的________讀取．(1)利用注射器選取一段空氣柱為探討對(duì)象，注射器下端的開(kāi)口有橡膠套，它和柱塞一起把一段空氣柱封閉．(2)把柱塞緩慢地向下壓或向上拉，讀取空氣柱的長(zhǎng)度與壓強(qiáng)的幾組數(shù)據(jù)．二、數(shù)據(jù)分析1．作p-V圖像以壓強(qiáng)p為縱坐標(biāo)，體積V為橫坐標(biāo)，把采集的各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，繪出等溫線，如圖所示．視察p-V圖像的特點(diǎn)，看能否得出p、V的關(guān)系．2．作p-1V圖像以壓強(qiáng)p為縱坐標(biāo)，體積的倒數(shù)1V為橫坐標(biāo)，把采集的各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)．假如p-1V圖像中的各點(diǎn)位于過(guò)原點(diǎn)的同一條直線上，就說(shuō)明壓強(qiáng)跟體積的倒數(shù)成______3．試驗(yàn)結(jié)論：肯定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的狀況下，其壓強(qiáng)與________成正比．典例突破·實(shí)力素養(yǎng)全提升題型一教材原型試驗(yàn)核心歸納1.試驗(yàn)步驟(1)安裝試驗(yàn)器材．(2)將注射器活塞推到刻度2處，登記此時(shí)的壓強(qiáng)值和對(duì)應(yīng)的體積值，填入表格．(3)把柱塞緩慢地向下壓或向上拉，使刻度值分別為1.5、1、0.5(或2.5、3…)登記對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)和體積．2．留意事項(xiàng)(1)變更氣體體積時(shí)，要緩慢進(jìn)行．(2)試驗(yàn)過(guò)程中，不要用手接觸注射器的外壁．(3)試驗(yàn)前要在柱塞上涂抹潤(rùn)滑油．(4)讀數(shù)時(shí)視線要與柱塞底面相平．應(yīng)用體驗(yàn)例1為了探究氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系，試驗(yàn)裝置如圖所示．注射器下端的開(kāi)口有橡膠套，它和柱塞一起把一段空氣柱封閉在玻璃管中．試驗(yàn)中空氣柱體積變更緩慢，可認(rèn)為_(kāi)_______保持不變．空氣柱的壓強(qiáng)p可以從儀器上方的指針讀出，空氣柱的長(zhǎng)度L可以從玻璃管兩側(cè)的刻度尺上讀出，若空氣柱的橫截面積為S，則空氣柱的體積V＝________．為了直觀地推斷壓強(qiáng)p與體積V的數(shù)量關(guān)系，應(yīng)作出________(選填“p-V”或“p-1V[試解]針對(duì)訓(xùn)練1.用注射器做“驗(yàn)證玻意耳定律”的試驗(yàn)，如圖甲所示．(1)若測(cè)得注射器的全部刻度長(zhǎng)為L(zhǎng)，由注射器的刻度干脆讀出其容積為V，由天平測(cè)得注射器的活塞和鉤碼框架的總質(zhì)量為m1，由氣壓計(jì)讀出大氣壓強(qiáng)為p0，當(dāng)框架兩側(cè)對(duì)稱懸掛鉤碼的總質(zhì)量為m2時(shí)，氣體壓強(qiáng)為_(kāi)_______；去掉鉤碼，用彈簧測(cè)力計(jì)豎直向上拉框架，測(cè)得拉力為F，則氣體壓強(qiáng)為_(kāi)_______．(2)某同學(xué)測(cè)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，以p為縱軸、1V為橫軸，畫(huà)出p-1V圖像如圖乙、丙、丁所示，則乙產(chǎn)生的緣由可能是________；丙產(chǎn)生的緣由A．各組的p、1VB．試驗(yàn)過(guò)程中有漏氣現(xiàn)象C．試驗(yàn)過(guò)程中氣體溫度上升D．在計(jì)算壓強(qiáng)時(shí)，沒(méi)有計(jì)入由活塞和框架的重力引起的壓強(qiáng)題型二探究創(chuàng)新試驗(yàn)應(yīng)用體驗(yàn)例2用DIS探討肯定質(zhì)量的氣體在溫度不變時(shí)壓強(qiáng)與體積關(guān)系的試驗(yàn)裝置如圖中所示，試驗(yàn)步驟如下：①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(jì)算機(jī)逐一連接；②移動(dòng)活塞，記錄注射器的刻度值V，同時(shí)記錄對(duì)應(yīng)的由計(jì)算機(jī)顯示的氣體壓強(qiáng)值p；③用V-1p(1)為了保持封閉氣體的質(zhì)量不變，試驗(yàn)中實(shí)行的主要措施是________；(2)為了保持封閉氣體的溫度不變，試驗(yàn)中實(shí)行的主要措施是________和________；(3)假如試驗(yàn)操作規(guī)范正確，則如圖所示的V-1p圖線不過(guò)原點(diǎn)的緣由可能是______，圖中的V0[試解]針對(duì)訓(xùn)練2.采納驗(yàn)證玻意耳定律試驗(yàn)的主要器材(針管及其附件)來(lái)測(cè)定大氣壓強(qiáng)的值，試驗(yàn)步驟如下：(1)將針管水平固定，拔下橡皮帽，向右將活塞從針管中抽出；(2)用天平稱出活塞與固定在其上的支架的總質(zhì)量為M；(3)用卡尺測(cè)出活塞直徑d；(4)再將活塞插入針管中，保持針管中有肯定質(zhì)量的氣體，并蓋上橡皮帽，此時(shí)，從針管上可讀出氣柱體積為V1，如圖所示：(5)將彈簧測(cè)力計(jì)掛鉤鉤在活塞支架上，向右水平緩慢拉動(dòng)活塞到肯定位置，此時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)為F，氣柱體積為V2.試用以上干脆測(cè)量的數(shù)據(jù)，寫(xiě)出大氣壓強(qiáng)的最終表達(dá)式p0＝________．本試驗(yàn)中步驟______是多余的．學(xué)以致用·隨堂檢測(cè)全達(dá)標(biāo)1.在探究氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系試驗(yàn)中，下列四個(gè)因素對(duì)試驗(yàn)的精確性影響最小的是()A．針筒封口處漏氣B．采納橫截面積較大的針筒C．針筒壁與活塞之間存在摩擦D．試驗(yàn)過(guò)程中用手去握針筒2．[2024·山東濟(jì)寧高二期末]某試驗(yàn)小組用如圖甲所示裝置探究氣體做等溫變更的規(guī)律．已知壓力表通過(guò)細(xì)管與注射器內(nèi)的空氣柱相連，細(xì)管隱藏在柱塞內(nèi)部未在圖中標(biāo)明．從壓力表上讀取空氣柱的壓強(qiáng)，從注射器旁的刻度上讀取空氣柱的長(zhǎng)度．(1)試驗(yàn)時(shí)，為推斷氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系，________(選填“須要”或“不須要”)測(cè)出空氣柱的橫截面積．(2)關(guān)于該試驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是________．A．為避開(kāi)漏氣，可在柱塞上涂抹適量潤(rùn)滑油B．試驗(yàn)中應(yīng)快速推拉柱塞，以免氣體進(jìn)入或漏出注射器C．為便利推拉柱塞，應(yīng)用手握緊注射器再推拉柱塞D．柱塞移至某位置時(shí)．應(yīng)快速記錄此時(shí)注射器內(nèi)空氣柱的長(zhǎng)度和壓力表的壓強(qiáng)值(3)測(cè)得注射器內(nèi)封閉氣體的幾組壓強(qiáng)p和體積V的值后，以p為縱軸、1VA．試驗(yàn)過(guò)程中有進(jìn)氣現(xiàn)象B．試驗(yàn)過(guò)程中有漏氣現(xiàn)象C．試驗(yàn)過(guò)程中氣體溫度降低D．試驗(yàn)過(guò)程中氣體溫度上升第1課時(shí)試驗(yàn)：探究氣體等溫變更的規(guī)律自主落實(shí)·必備學(xué)問(wèn)全過(guò)關(guān)一、1．質(zhì)量溫度2．空氣柱的體積V空氣柱的壓強(qiáng)p壓力表二、2．正反3．體積的倒數(shù)典例突破·實(shí)力素養(yǎng)全提升題型一應(yīng)用體驗(yàn)[例1]解析：試驗(yàn)中空氣柱體積變更緩慢，可認(rèn)為溫度保持不變．若空氣柱的橫截面積為S，長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則空氣柱的體積V＝SL.因?yàn)閜V＝C，所以應(yīng)作出“p-1V答案：溫度SLp-1針對(duì)訓(xùn)練1．解析：(1)注射器可看作圓柱體，由V＝SL得S＝VL，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，設(shè)氣體壓強(qiáng)為p，由平衡條件知p0S＋(m1＋m2)g＝pS，聯(lián)立以上兩式可得p＝p0＋m1g+m2gVL.去掉鉤碼，用彈簧測(cè)力計(jì)豎直向上拉框架，測(cè)得拉力為F，依據(jù)平衡條件有p0S＋m1g＝pS＋F，解得p答案：(1)p0＋m1g+m2gVL題型二應(yīng)用體驗(yàn)[例2]解析：(1)本試驗(yàn)探討肯定質(zhì)量的氣體在溫度不變時(shí)壓強(qiáng)與體積的關(guān)系，需保持氣體質(zhì)量不變，故試驗(yàn)裝置不能漏氣，可在活塞上涂潤(rùn)滑油，增加氣密性．(2)本試驗(yàn)氣體溫度須要保持不變，一切簡(jiǎn)單引起氣體溫度變更的因素都要盡量避開(kāi)，所以推拉活塞時(shí)肯定要緩慢，外界與封閉氣體盡量不要有溫差而發(fā)生傳熱．(3)肯定質(zhì)量的氣體溫度不變時(shí)，p與V乘積保持不變，即p與V成反比，那么V與1p成正比，V-1p圖像應(yīng)為過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線．而題圖中V與1p為一次函數(shù)關(guān)系，即V＋V0＝k1p答案：(1)在注射器活塞上涂潤(rùn)滑油增加氣密性(2)移動(dòng)活塞要緩慢手不要握住注射器封閉氣體部分(3)壓強(qiáng)傳感器與注射器間有氣體注射器與壓強(qiáng)傳感器連接部位的氣體體積針對(duì)訓(xùn)練2．解析：起先時(shí)氣體的壓強(qiáng)為p0向右水平緩慢拉動(dòng)活塞到肯定位置，彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)為F時(shí)，氣體的壓強(qiáng)為p1＝p0－FS＝p0－Fπd22＝p0－4Fπd2，該過(guò)程中溫度不變，則：p0V1＝p1V2答案：4FV學(xué)以致用·隨堂檢測(cè)全達(dá)標(biāo)1．解析：該試驗(yàn)前提是氣體的質(zhì)量和溫度不變，針筒封口處漏氣，則質(zhì)量變小，用手握針筒，則溫度上升，所以選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤；試驗(yàn)中我們只是測(cè)量空氣柱的長(zhǎng)度，不需測(cè)量針筒的橫截面積，選項(xiàng)B正確；活塞與筒壁的摩擦不僅影響壓強(qiáng)的計(jì)算，還會(huì)摩擦生熱，會(huì)使氣體溫度上升，影響試驗(yàn)的精確性，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．答案：B2．解析：(1)空氣柱的橫截面積相同，每一次體積的變更，只須要比較空氣柱長(zhǎng)度的變更即可，故不須要測(cè)量空氣柱的橫截面積．(2)為了保持封閉氣體的質(zhì)量不變，試驗(yàn)中實(shí)行的主要措施是在柱塞上涂上潤(rùn)滑油防止漏氣，故A正確；若快速推拉柱塞，則有可能造