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2025屆高中物理(人教版)一輪復(fù)習(xí)第十四章實驗十三 探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強(課件 講義)

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2025屆高中物理(人教版)一輪復(fù)習(xí)第十四章實驗十三 探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強(課件 講義)

資源簡介

實驗十三 探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強與體積的關(guān)系
●誤差分析
1.漏氣造成空氣柱質(zhì)量變化.
改進措施:給注射器柱塞涂潤滑油,使橡膠套盡量密封,壓強不要太大.
2.空氣柱溫度不恒定造成誤差.
改進措施:盡量在恒溫環(huán)境操作,移動柱塞盡量緩慢.
3.空氣柱體積和氣壓測量不準(zhǔn)確.
改進措施:用較細的注射器和準(zhǔn)確度高的壓力表.
考點 教材原型實驗
典例 (2023·山東卷)利用如圖甲所示實驗裝置可探究等溫條件下氣體壓強與體積的關(guān)系.將帶有刻度的注射器豎直固定在鐵架臺上,注射器內(nèi)封閉一定質(zhì)量的空氣,下端通過塑料管與壓強傳感器相連.活塞上端固定一托盤,托盤中放入砝碼,待氣體狀態(tài)穩(wěn)定后,記錄氣體壓強p和體積V(等于注射器示數(shù)V0與塑料管容積ΔV之和),逐次增加砝碼質(zhì)量,采集多組數(shù)據(jù)并作出擬合曲線如圖乙所示.
回答以下問題:
(1)在實驗誤差允許范圍內(nèi),圖乙中的擬合曲線為一條過原點的直線,說明在等溫情況下,一定質(zhì)量的氣體________.
A.p與V成正比
B.p與成正比
(2)若氣體被壓縮到V=10.0 mL,由圖乙可讀出封閉氣體壓強為________Pa(保留3位有效數(shù)字).
(3)某組同學(xué)進行實驗時,一同學(xué)在記錄數(shù)據(jù)時漏掉了ΔV,則在計算pV乘積時,他的計算結(jié)果與同組正確記錄數(shù)據(jù)同學(xué)的計算結(jié)果之差的絕對值會隨p的增大而________(填“增大”或“減小”).
變式 (2024·天津耀華中學(xué)月考)某實驗小組用如圖甲所示實驗裝置來探究一定質(zhì)量的氣體發(fā)生等溫變化遵循的規(guī)律.
(1)關(guān)于該實驗,下列說法正確的是________.
A.實驗前應(yīng)將注射器內(nèi)的空氣完全排出
B.空氣柱體積變化盡可能地快些
C.空氣柱的壓強隨體積的減小而減小
D.作出p 的圖像可以直觀反映出p與V的關(guān)系
(2)如圖乙所示是a、b兩同學(xué)在實驗中得到的p 圖像,若兩人實驗時均操作無誤且選取的坐標(biāo)標(biāo)度相同,那么兩圖像斜率不同的主要原因是____________________.
考點 實驗的創(chuàng)新與改進
實驗器材的創(chuàng)新 應(yīng)用傳感器采集實驗數(shù)據(jù),結(jié)合計算機完成數(shù)據(jù)的處理與分析,方便得出實驗規(guī)律
實驗?zāi)康牡膭?chuàng)新 由探究氣體壓強和體積的關(guān)系遷移為測量不規(guī)則小物體的體積
1.[實驗器材創(chuàng)新]如圖1所示,用氣體壓強傳感器探究氣體等溫變化的規(guī)律,操作步驟如下:
①在注射器內(nèi)用活塞封閉一定質(zhì)量的氣體,將注射器、壓強傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計算機逐一連接起來.
②緩慢移動活塞至某一位置,待示數(shù)穩(wěn)定后記錄此時注射器內(nèi)封閉氣體的體積V1和由計算機顯示的氣體壓強值p1.
③重復(fù)步驟②,多次測量并記錄數(shù)據(jù).
④根據(jù)記錄的數(shù)據(jù),作出相應(yīng)圖像,分析得出結(jié)論.
(1)在本實驗操作的過程中,需要保持不變的量是氣體的________和________.
(2)根據(jù)記錄的實驗數(shù)據(jù),作出了如圖2所示的p V圖像.對圖線進行分析,如果在誤差允許范圍內(nèi),p1、p2、V1、V2之間滿足關(guān)系式____________,就說明一定質(zhì)量的氣體在溫度不變時,其壓強與體積成反比.圖線在V1、V2之間所圍的面積的物理意義是______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________.
(3)在不同溫度環(huán)境下,另一位同學(xué)重復(fù)了上述實驗,實驗操作和數(shù)據(jù)處理均正確.環(huán)境溫度分別為T1、T2,且T1>T2,在下列四幅圖中,可能正確反映相關(guān)物理量之間關(guān)系的是________.
2.[數(shù)據(jù)處理創(chuàng)新]某小組利用如圖所示裝置研究“一定質(zhì)量氣體溫度不變時,壓強與體積的關(guān)系”.
如圖所示,帶刻度的注射器內(nèi)封閉了一定質(zhì)量的氣體,推動活塞可以改變氣體體積V.實驗時所用測量壓強的裝置較特殊,測量的是注射器內(nèi)部氣體和外部大氣(壓強為p0)的壓強差Δp.在多次改變體積后,得到如表所示數(shù)據(jù):
Δp/(×105 Pa) 0 0.11 0.25 0.43 0.67
V/mL 10 9 8 7 6
(1)圖中裝置1為____________,裝置2為____________.
(2)每次氣體的狀態(tài)調(diào)整后,都要等一會兒再記錄數(shù)據(jù),這是為了
________________________________________________________________________.
(3)研究小組基于數(shù)據(jù),以Δp為y軸,作出的函數(shù)圖線為直線,則x軸是________.
(4)若圖像斜率為k,該直線的函數(shù)表達式是________________,圖像縱軸截距的絕對值的物理含義是________________.
答案及解析
考點 教材原型實驗
典例 (2023·山東卷)利用如圖甲所示實驗裝置可探究等溫條件下氣體壓強與體積的關(guān)系.將帶有刻度的注射器豎直固定在鐵架臺上,注射器內(nèi)封閉一定質(zhì)量的空氣,下端通過塑料管與壓強傳感器相連.活塞上端固定一托盤,托盤中放入砝碼,待氣體狀態(tài)穩(wěn)定后,記錄氣體壓強p和體積V(等于注射器示數(shù)V0與塑料管容積ΔV之和),逐次增加砝碼質(zhì)量,采集多組數(shù)據(jù)并作出擬合曲線如圖乙所示.
回答以下問題:
(1)在實驗誤差允許范圍內(nèi),圖乙中的擬合曲線為一條過原點的直線,說明在等溫情況下,一定質(zhì)量的氣體________.
A.p與V成正比
B.p與成正比
(2)若氣體被壓縮到V=10.0 mL,由圖乙可讀出封閉氣體壓強為________Pa(保留3位有效數(shù)字).
(3)某組同學(xué)進行實驗時,一同學(xué)在記錄數(shù)據(jù)時漏掉了ΔV,則在計算pV乘積時,他的計算結(jié)果與同組正確記錄數(shù)據(jù)同學(xué)的計算結(jié)果之差的絕對值會隨p的增大而________(填“增大”或“減小”).
解析:(1)題圖乙的橫軸為,縱軸為p,在實驗誤差允許范圍內(nèi),圖中的擬合曲線為一條過原點的直線,說明在等溫情況下,一定質(zhì)量的氣體p與成正比.故選B.
(2)若氣體被壓縮到V=10.0 mL,則有= mL-1=100×10-3 mL-1,由圖乙可讀出封閉氣體壓強為p=2.04×105 Pa.
(3)某組同學(xué)進行實驗時,一同學(xué)在記錄數(shù)據(jù)時漏掉了ΔV,則在計算pV乘積時,根據(jù)p(V0+ΔV)-pV0=pΔV,由于ΔV為定值,可知他的計算結(jié)果與同組正確記錄數(shù)據(jù)同學(xué)的計算結(jié)果之差的絕對值會隨p的增大而增大.
答案:(1)B (2)2.04×105 (3)增大
變式 (2024·天津耀華中學(xué)月考)某實驗小組用如圖甲所示實驗裝置來探究一定質(zhì)量的氣體發(fā)生等溫變化遵循的規(guī)律.
(1)關(guān)于該實驗,下列說法正確的是________.
A.實驗前應(yīng)將注射器內(nèi)的空氣完全排出
B.空氣柱體積變化盡可能地快些
C.空氣柱的壓強隨體積的減小而減小
D.作出p 的圖像可以直觀反映出p與V的關(guān)系
(2)如圖乙所示是a、b兩同學(xué)在實驗中得到的p 圖像,若兩人實驗時均操作無誤且選取的坐標(biāo)標(biāo)度相同,那么兩圖像斜率不同的主要原因是____________________.
解析:(1)實驗是以注射器內(nèi)的空氣為研究對象,所以實驗前注射器內(nèi)的空氣不能完全排出,A錯誤;空氣柱的體積變化不能太快,要緩慢移動注射器保證氣體溫度不變,B錯誤;氣體發(fā)生等溫變化,空氣柱的壓強隨體積的減小而增大,C錯誤;p 圖像是一條傾斜的直線,作出p 的圖像可以直觀反映出p與V的關(guān)系,D正確.
(2)根據(jù)p 圖像可知,如果溫度相同,則說明兩次氣體質(zhì)量不同;如果氣體質(zhì)量相同,則說明兩次溫度不同.
答案:(1)D (2)兩次研究是在溫度相同但氣體的質(zhì)量不同或同質(zhì)量氣體在不同溫度下進行的研究
考點 實驗的創(chuàng)新與改進
1.[實驗器材創(chuàng)新]如圖1所示,用氣體壓強傳感器探究氣體等溫變化的規(guī)律,操作步驟如下:
①在注射器內(nèi)用活塞封閉一定質(zhì)量的氣體,將注射器、壓強傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計算機逐一連接起來.
②緩慢移動活塞至某一位置,待示數(shù)穩(wěn)定后記錄此時注射器內(nèi)封閉氣體的體積V1和由計算機顯示的氣體壓強值p1.
③重復(fù)步驟②,多次測量并記錄數(shù)據(jù).
④根據(jù)記錄的數(shù)據(jù),作出相應(yīng)圖像,分析得出結(jié)論.
(1)在本實驗操作的過程中,需要保持不變的量是氣體的________和________.
(2)根據(jù)記錄的實驗數(shù)據(jù),作出了如圖2所示的p V圖像.對圖線進行分析,如果在誤差允許范圍內(nèi),p1、p2、V1、V2之間滿足關(guān)系式____________,就說明一定質(zhì)量的氣體在溫度不變時,其壓強與體積成反比.圖線在V1、V2之間所圍的面積的物理意義是______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________.
(3)在不同溫度環(huán)境下,另一位同學(xué)重復(fù)了上述實驗,實驗操作和數(shù)據(jù)處理均正確.環(huán)境溫度分別為T1、T2,且T1>T2,在下列四幅圖中,可能正確反映相關(guān)物理量之間關(guān)系的是________.
解析:(1)探究氣體等溫變化的規(guī)律,需要保持不變的量是氣體的質(zhì)量和溫度.
(2)一定質(zhì)量的氣體在溫度保持不變時,壓強與體積成反比,即壓強與體積的乘積不變,如果在誤差允許范圍內(nèi),p1、p2、V1、V2之間滿足關(guān)系式p1V1=p2V2,由功的計算公式可知W=Fl=pSl=pV,即pV的乘積表示氣體體積變化時所做的功,圖線在V1、V2之間所圍的面積的物理意義是氣體體積由V1變到V2的過程中,氣體對外界所做的功.
(3)由理想氣體狀態(tài)方程=C可知pV=CT,對于一定量的氣體,溫度T越高,pV越大,即p V圖像離坐標(biāo)軸越遠,且T1>T2,故A正確,B錯誤;由理想氣體狀態(tài)方程=C,可知p=CT,對于一定量的氣體,溫度T越高,p 圖像的斜率越大,故C正確,D錯誤.
答案:(1)質(zhì)量 溫度 (2)p1V1=p2V2 見解析 (3)AC
2.[數(shù)據(jù)處理創(chuàng)新]某小組利用如圖所示裝置研究“一定質(zhì)量氣體溫度不變時,壓強與體積的關(guān)系”.
如圖所示,帶刻度的注射器內(nèi)封閉了一定質(zhì)量的氣體,推動活塞可以改變氣體體積V.實驗時所用測量壓強的裝置較特殊,測量的是注射器內(nèi)部氣體和外部大氣(壓強為p0)的壓強差Δp.在多次改變體積后,得到如表所示數(shù)據(jù):
Δp/(×105 Pa) 0 0.11 0.25 0.43 0.67
V/mL 10 9 8 7 6
(1)圖中裝置1為____________,裝置2為____________.
(2)每次氣體的狀態(tài)調(diào)整后,都要等一會兒再記錄數(shù)據(jù),這是為了
________________________________________________________________________.
(3)研究小組基于數(shù)據(jù),以Δp為y軸,作出的函數(shù)圖線為直線,則x軸是________.
(4)若圖像斜率為k,該直線的函數(shù)表達式是________________,圖像縱軸截距的絕對值的物理含義是________________.
解析:(1)本實驗利用電腦自動處理數(shù)據(jù),首先需要感應(yīng)壓強大小的壓強傳感器,即裝置1;還需要采集數(shù)據(jù)的裝置2.
(2)在實驗過程中,每次氣體的狀態(tài)調(diào)整后,都要等一會兒再記錄數(shù)據(jù),這是為了讓封閉氣體與外界進行充分的熱交換,保持封閉氣體的溫度不變.
(3)根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程p0V0=(p0+Δp)V,Δp=p0V0×-p0,則x軸是.
(4)若圖像斜率為k,該直線的函數(shù)表達式是Δp=k·-p0,根據(jù)圖像表達式可以得到圖像縱軸截距的絕對值為外部大氣壓強的值.
答案:(1)壓強傳感器 數(shù)據(jù)采集器 (2)使封閉氣體與外界進行充分的熱交換,保持封閉氣體的溫度不變 (3) (4)Δp=k·-p0 大氣壓強(共24張PPT)
實驗十三 探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強
與體積的關(guān)系
第十四章 熱 學(xué)
實驗基礎(chǔ) 記熟背牢
原型實驗 創(chuàng)新改進
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