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2 第1课时 实验：
探究气体等温变化的规律
·第二章 气体、固体和液体
High school physics
了解作 p- 图像的物理思想，并能通过图像得出等温情况下 p、V 的关系。
02
知道什么是气体的等温变化，经历“探究气体等温变化的规律”的实验过程。
01
重点
用右手缓慢向下推压柱塞，有什么感觉？
右手感到压力增大
迅速压缩气体，蘸有乙醚的棉花开始燃烧，说说p、V、T 都是怎样变化的？
p变大、V变小、T 增大
怎样设计实验探究一定质量的气体，在温度不变的条件下，其压强与体积变化有怎样的关系？谈谈思路。
选定一个热力学系统：一段空气柱
控制变量
改变并且测量空气柱的体积V，
同时测量在不同体积下的压强 p
需要怎样的实验器材？如何保证气体质量一定？
将压力表和玻璃管固定在铁架台上
用橡胶套密封气体(体积大约是玻璃管容积的一半)
1.如何测量压强 p、体积V ？
空气柱的压强p可以从仪器上方的指针读出
V=空气柱的长度l x 横截面积S
空气柱的长度l 可以在玻璃管两侧的刻度尺上读出
2.如何改变体积V ？
压缩封闭气体
3.怎样保证 T 不变？
不能用手触摸玻璃管、缓慢压缩气体体积
涂润滑油减少摩擦生热
实验过程
把柱塞缓慢地向下压或向上拉，
读取空气柱长度l与压强p的几组数据填入表格。
次数 1 2 3 4 5 6
压强(p)
空气柱长度(l)
体积(V)
体积的倒数()
数据分析
1.作p-V图像
将各组数据在坐标纸上描点，绘出等温曲线。
观察p-V图像的特点看能否得出p、V的定量关系。
数据分析
2.作p-图像
p- 图像中的各点位于过原点的同一条直线上。
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。
注意事项
01
缓慢改变气体体积，稳定后再读数，防止气体体积变化太快，气体的温度发生变化。
02
实验过程中，不要用手接触玻璃管，防止玻璃管从手上吸收热量，引起内部气体温度变化。
03
实验中应保持气体的质量不变，故实验前应在柱塞上涂好润滑油，以免漏气。
04
因气体体积与长度成正比，研究气体的体积与压强的关系时，不需要测量空气柱的横截面积。
1.某实验小组用注射器和压强传感器探究一定质量的气体发生等温变化时遵循的规律，实验装置如图所示。用活塞和注射器外筒封闭一定的气体，其压强可由左侧的压强传感器测得。
(1)关于该实验，下列说法正确的是　　　　。
A.该实验用控制变量法研究气体的变化规律
B.实验时注射器必须水平放置
C.注射器内部的横截面积没必要测量
D.注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位
ACD
(2)实验操作时，不能推拉活塞过快，原因是____________________。
防止封闭气体温度改变
(3)该实验小组首先在甲实验室进行了实验，下表为记录的实验数据，其中有一次记录的实验数据错误，记录错误的是　　(填错误数据对应的实验序号)。
实验序号 1 2 3 4 5
封闭气柱长度L/cm 12.00 11.00 10.00 9.00 8.00
封闭气柱压强p/(×105 Pa) 1.00 1.09 1.19 1.33 1.90
5
(4)该实验小组又利用同一装置对同一封闭气体在另一温度稍高的乙实验室进行了实验，根据甲、乙实验室记录的数据用正确的方法画出的p-图像如图，根据乙实验室记录数据画出的图像应为　　(填图线代号)。
①
(1)该实验过程中控制气体的温度不变，即运用了控制变量法；实验时注射器如何放置对实验结果没有影响；实验中要探究的是压强与体积之间的比例关系，体积与气体柱长度成正比，故注射器内部的横截面积没有必要测量；注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位。故选A、C、D。
(2)如果推拉活塞过快，气体的温度将产生显著的变化，不满足气体发生等温变化的条件。
(3)由实验数据可知气柱长度与气柱压强的乘积基本恒定，前四组数据符合的很好，乘积在11.9~12.0之间，第5组数据的乘积较大，为15.2，说明第5组数据记录错误。
(4)气体压强与气体的温度有关，一定量的气体，在相同体积下，温度升高，气体分子的平均速率增大，与器壁碰撞时平均作用力变大，又气体分子数密度不变，故压强变大，故图像①是在温度稍高的乙实验室中测量获得的。
2.(2025·莱州一中高二月考)用图示实验装置探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系。在注射器活塞上涂润滑油，用细软管将注射器与压强传感器连接密封一定质量气体，移动活塞改变气体的体积和压强，气体体积由注射器刻度读取，气体压强由压强传感器读取。
(1)下列说法正确的是　　。
A.气体的压强和体积必须用国际单位
B.移动活塞应缓慢且不能用手握住注射器
C.若实验中连接传感器和注射器的软管脱落，可以立即接上继续实验
B
(2)交流实验成果时某同学发现各小组所测的pV 乘积并不相同，最主要的原因是　　　 　。
密封的气体质量不同
(3)某小组实验操作无误，但根据测得的数据作出V-图像不过坐标原点，图中V0代表　 　　　　的体积。
压强传感器与注射器之间细软管中气体
(1)本实验研究气体的压强和体积的比例关系，单位无需统一为国际单位，故A错误；
移动活塞要缓慢，实验时不要用手握住注射器，都是为了保证实验的恒温条件，故B正确；
压强传感器与注射器之间的软管脱落后，气体质量变化了，应该重新做实验，故C错误。
(3)根据实验数据作出的V-图线应是过坐标原点的直线，在实际的实验过程中实验操作规范正确，根据实验数据作出如题图乙所示的V-图线不过坐标原点，该图线的方程为V=k·-V0，说明注射器中测量的气体的体积小于实际的封闭气体的体积，结合实验的器材可知，图中V0代表压强传感器与注射器之间细软管中气体的体积。
作p-图像
作p-V图像
物理量的测量：p、l
实验思路
实验器材
探究气体等温变化的规律
实验方法
实验结论
控制变量
实验过程
注意事项
质量一定，温度不变
数据分析
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。

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