高中人教物理实验17　探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系 教案.doc

实验十七　探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系
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。
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。
铁架台、压力表、注射器(带橡胶套、柱塞)、刻度尺。
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。
1．以压强p为纵坐标，以体积V为横坐标，在坐标纸上描点作图，分析p与V之间的关系。某次实验的p­V图如图甲。
2．p­V图不是线性关系，很难判断p与V的关系。由图甲猜想p可能与V成反比，p还可能与V2成反比，……可以进一步通过图像来检验这些猜想。
先以压强p为纵坐标，以体积的倒数为横坐标，把采集的各组数据在坐标纸上描点。如果p­图像中的各点位于过原点的同一条直线上，就说明压强跟体积的倒数成正比，即压强与体积成反比。如果不在同一条直线上，再尝试其他关系。
3．根据多次实验的数据均可作出乙图，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．漏气造成空气柱质量变化。
改进措施：给注射器柱塞涂润滑油，使橡胶套尽量密封，压强不要太大。
2．空气柱温度不恒定造成误差。
改进措施：尽量在恒温环境操作，移动柱塞尽量缓慢。
3．空气柱体积和气压测量不准确。
改进措施：采较细的注射器和准确度高的压力表。
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。
考点 1　　实验原理与实验操作
例1　(多选)“探究气体等温变化的规律”的实验装置如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．实验过程中应保持被封闭气体的质量和温度不发生变化
B．实验中为找到体积与压强的关系，一定要测量空气柱的横截面积
C．为了减小实验误差，可以在柱塞上涂润滑油，以减小摩擦
D．处理数据时采用p­图像，是因为p­图像比p­V图像更直观
尝试解答　选AD。
本实验采用的方法是控制变量法，所以要保持被封闭气体的质量和温度不变，A正确；由于注射器的横截面积不变，所以只需测出空气柱的长度即可，B错误；涂润滑油的主要目的是防止漏气，使被封闭气体的质量不发生变化，而不是为了减小摩擦，C错误；p与V成反比，p­图像是一条过原点的直线，而p­V图像是双曲线的一支，所以p­图像比p­V图像更直观，D正确。
[变式1]　为了探究气体压强与体积的关系，实验装置如图所示。注射器下端的开口有橡胶套，它和柱塞一起把一段空气柱封闭在玻璃管中。实验中空气柱体积变化缓慢，可认为________保持不变。空气柱的压强p可以从仪器上方的指针读出，空气柱的长度L可以在玻璃管侧的刻度尺上读出，若空气柱的横截面积为S，则空气柱的体积V＝________。为了直观地判断压强p与体积V的数量关系，应作出________图像。
答案　温度　SL　p­
解析　实验中空气柱体积变化缓慢，可认为温度保持不变。若空气柱的横截面积为S，则空气柱的体积V＝SL。因pV＝C，则为了直观地判断压强p与体积V
的数量关系，应作出p­图像，这样得到的图像为直线。
考点 2　　数据处理与误差分析
例2　在利用特制的注射器做“探究气体等温变化的规律”实验中，某小组同学通过压力连杆上拉或下压活塞得到了如下表四组实验数据。如图甲是压力表记录第2组数据时的状态。通过记录对应的四个封闭气柱的长度值L(单位：cm)算出体积，已知封闭气柱的截面积S＝2 cm2，且V＝LS，若测第3组数据时，读出空气柱的长度为2.0 cm。
(1)完善下表记录；
次数
1
2
3
4
压强p(×105 Pa)
0.8
1.6
1.9
体积V(cm3)
8
6.4
3.4
体积倒数(cm－3)
0.125
0.156
0.294
(2)根据上表数据在如图乙所示坐标系中作p­图像。
由图像可得实验结论：质量一定的某种气体，__________________________。
尝试解答　(1)1.0__4.0__0.250__(2)如图所示__在温