实验19 探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系——【人教】备战2023年高考物理一轮重难点复习（解析版）.docx

实验19 探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系
1.学会探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系.
2.会用图像法处理实验数据．
1．实验器材：注射器、橡胶套、压力表(如图所示)
2．实验数据的获取
空气的压强p可以从仪器上方的压力表读出，空气柱的长度l可以在玻璃管侧的刻度尺上读出，空气柱的长度l与横截面积S的乘积就是它的体积V.
把柱塞缓慢地向下压或向上拉，读出空气柱的长度与压强的几组数据．
3．实验数据的处理
在等温过程中，气体的压强和体积的关系在p－V图像中呈现为双曲线的一支，如图甲所示．处理实验数据时，要通过变换，即画p－图像，把双曲线变为直线，说明p和V成反比，如图乙所示．这是科学研究中常用的数据处理的方法，因为一次函数反映的物理规律比较直接，容易得出相关的对实验研究有用的参数．
4．实验结论
一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比，所以p－V图线是双曲线的一支，但不同温度下的图线是不同的．如图是一定质量的气体分别在T1、T2温度下等温变化的p－V图线，其中温度较高的是T2.
5．注意事项
(1)本实验应用控制变量法，探究在气体质量和温度不变的情况下(即等温过程)，气体的压强和体积的关系．
(2)为保证等温变化，实验过程中不要用手握住注射器有气体的部位．同时，改变体积过程应缓慢，以免影响密闭气体的温度．为保证气体密闭，应在活塞与注射器内壁间涂上润滑油，注射器内外气体的压强差不宜过大．
【典例1】（2022·全国·高三课时练****某实验小组的同学利用如图甲所示的装置探究气体等温变化的规律，注射器中密封了一定质量的气体。
（1）实验时，为判断气体压强与体积的关系，________（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）实验过程中，下列操作正确的是________。
A．改变气体体积时应快速推拉活塞
B．推拉活塞时，手不能握住注射器含有气体的部分
C．实验前应先利用天平测量出注射器活塞及压力表的总质量
（4）为能更准确地测出气体的压强，某同学直接用软管连通注射器和另一压强传感器（测量压强更准确），如图丁所示。
用（2）中方法作出的图线如图丙所示，而该图线不过原点，为减小这一实验误差，请写出一条改进建议：________。
【答案】     不需要     （或体积的倒数）     B     选用容积较大的注射器（或实验中气体的体积不能压缩得过小或测出软管中气体的体积等）
【解析】（1）[1]由于注射器的横截面积相等，所以在此可用长度代替体积，故不需要测空气柱的横截面积。
（2）[2] 压强与体积之间是反比关系，图像是曲线，正比例函数是过原点的直线，所以要作p－图像，则应以为横坐标。
（3）[3]A．若急速推拉活塞，则有可能造成漏气和等温条件的不满足，所以应缓慢推拉活塞，故A错误；
B．推拉活塞时，手不能握住注射器含有气体的部分，若手握着含有气体的部分，会造成温度变化，故B正确；
C．因压强由压力表测量，不是由平衡条件计算