资源简介

《高中物理实验》
探究等温情况下
一定质量气体压强与体积的关系
目录
01
02
03
04
实验仪器及步骤
数据分析及处理
误差分析及讨论
实验目的及原理
05
实验的典型例题
目录
CONTENTS
PART 01
实验目的及原理
实验目的
能够在实验中控制好该实验的两个前提条件:一定质量的气体、温度不变。
会用所给器材测定气体的压强和体积。
在数据处理中,会对测得的物理量进行转换，使非线性关系转变为线性关系。
能够描绘气体等温变化时压强与体积倒数的关系图线，进而探究气体在温度不变的条件下压强和体积的关系。
实验原理
针对气体的研究，我们可以先选定一个热力学系统，比如一定质量的空气，在温度不变的情况下，测量气体在不同体积时的压强，再分析气体压强与体积的关系。
利用注射器选取一段空气柱为研究对象，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。在实验过程中，一方面让空气柱内气体的质量不变；另一方面，让空气柱的体积变化不要太快，保证温度不发生明显的变化。
压力表
柱塞
空气柱
橡皮套
实验原理
需要测量空气柱的体积V和空气柱的压强p，
空气柱的长度l可以通过刻度尺读取，空气柱的长度l与横截面积S的乘积就是它的体积V。
压力表
柱塞
空气柱
橡皮套
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。
把柱塞缓慢地向下压或向上拉，读取空气柱的长度与压强的几组数据。分析数据探究一定质量的气体在温度不变时其压强与体积的变化关系。
实验原理
一定质量气体等温变化的压强 p与体积V的关系，可以用p-V图像来呈现。用采集的各组数据在坐标纸上描点，绘制曲线，由于它描述的是温度不变时气体压强与体积的关系，因此称它为等温线。
若绘制的p-V图像类似于双曲线，不能确定V与P是否成反比，可利用转换法，即使V与P的非线性关系转变为???? ????与P的线性关系。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。
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PART 02
实验仪器及步骤
实验仪器
含有气压计、注射器的等温变化实验仪1台，铁架台1个。
实验步骤
1.将注射器固定在铁架台上，先摘除注射器下方的橡胶套,拉动柱塞使之移到适当的位置后，再用橡胶套封闭注射器的注射孔。
2.读取此时气体的体积和压强，并记录数据。
3.缓慢地向上拉柱塞或向下压柱塞，改变柱塞的位置,使得被封闭气体的体积和压强发生变化，读取气体的体积和压强，记录数据。
4.多次进行步骤3的实验操作，获取多组数据。
注意事项
1.实验前检查注射器的气密性。
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．
3.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．
4.实验中所用的压力表精度较高，而气柱长度是直接在刻度尺上读出的，其误差会直接影响实验结果。
PART 03
数据分析及处理
数据处理及分析
【数据记录】
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}操作
实验
V/(单位体积)
p/(×105Pa)
pV乘积
1/V(单位体积-1)
向
下
压
3
2
1
初状态
0
向
上
拉
4
5
6
数据处理及分析
【数据处理】
描绘p-V图像 描绘p-1/V图像
【实验结论】一定质量的气体在温度不变的条件下，气体压强与体积变化的关系是：___________________________________
成反比
PART 04
误差分析及讨论
问题讨论及误差分析
误差分析：本实验产生误差的主要原因有哪些？
①实验过程中仪器气密性不佳;
②没有保持温度不变
问题讨论及误差分析
问题1：为了保证封闭在注射器筒中的气体质量不变,容器的密封性很重要,如何保证注射器不漏气?
可以将封闭后的注射器部分浸入容器(盛有水)的水面下,推动柱塞,看看是否有气泡，没有则说明密封性好。同理，也可以将肥皂液涂在注射器容易漏气的位置，推动柱塞看看是否有气泡。
问题2：实验中改变气体的体积时，为什么要缓慢地移动注射器柱塞?
当改变气体体积时,会引起外界对气体做功或者气体对外界做功，如果来不及发生热传递会导致气体的温度发生变化，因此必须缓慢地移动柱塞来改变气体的体积。
PART 05
实验的典型例题
【例1】某实验小组用如图所示装置探究气体做等温变化的规律。已知压力表通过细管与注射器内的空气柱相连，细管隐藏在柱塞内部未在图中标明。压力表中读取空气柱的压强，从注射器旁的刻度尺中读取空气柱的长度。
(1)实验过程中，下列说法正确的______；
A.推拉活塞时，动作要快，以免气体进入或漏出
B.推拉活塞时，手不可以握住整个注射器
C.活塞移至某位置时，应迅速记录此时注射器内
气柱的长度和压力表的压强值
实验的典型例题
B
【例2】某同学测出了注射器内封闭气体的几组压强p和体积V的值后，以p为纵轴、1/V为横轴，画出图象如图所示，则产生
的可能原因是______；
A.实验过程中有漏气现象
B.实验过程中气体温度降低
C.实验过程中气体温度升高
(3)不同小组的同学选用一定质量的同种理想气体，均按正确的实验操作和数据处理的方法完成了实验，并在相同坐标标度
的情况下画出了压强与体积的关系图线，如图所示
。两组图线不相同的原因是______。
A.两组实验过程中有漏气现象
B.两组实验过程温度不同
C.两组实验过程气体的质量不同
实验的典型例题
C
BC
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