2025高考物理一轮总复习第15章热学实验20探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系课件

这是一份2025高考物理一轮总复习第15章热学实验20探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系课件，共23页。PPT课件主要包含了数据处理，核心考点·重点突破，教材原型实验，不需要，气体发生了泄漏，创新实验提升，将有一定，总分子数，压强增大等内容，欢迎下载使用。

实验知识 · 自主回顾
一、实验目的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。二、实验思路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。三、实验器材铁架台、压力表、注射器(带橡胶套、柱塞)、刻度尺。
四、实验步骤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。
2．根据多次实验的数据均可作出右图，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)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。
(基础考点·自主探究)【跟踪训练】(实验原理、数据处理、实验操作和误差分析的考查)用如图甲所示装置探究气体等温变化的规律。
(1)实验中，为找到体积与压强的关系，__________(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)某同学在做“探究气体等温变化的规律”实验中，测得的实验数据在计算机屏幕上显示如表所示，仔细观察“pV”一栏中的数值，发现越来越小，造成这一现象的可能原因是__________________。
(4)实验过程中，下列操作正确的是______。A．推拉活塞时，动作迅速B．推拉活塞时，手不能握住注射器含有气体的部分C．压强传感器与注射器之间的软管脱落后，应迅速重新装上继续实验D．注射器必须固定在竖直平面内(5)为了能更准确地测出气体的压强，小华用软管连通注射器和压强传感器。用(2)中方法作出的图线如图丙所示，该图线不过原点，为减小这一实验误差，请给出你的改进方法。____________________________ _________________________________________________________。
选用容积较大的注射器(或实验中气体的体积不压缩得过小或测出软管中气体的体积等)　
[解析]　(1)体积可以直接从刻度处读出，不需要测量横截面积。(3)pV乘积减小很有可能是物质的量降低，故有可能气体发生了泄漏。
(4)推拉活塞时，动作迅速容易造成外界急剧对气体做功，导致气体内能增加温度升高，无法控制变量，故A错误；手不握住含有气体的部分是为了不产生传热造成误差，故B正确；软管脱落后气体物质的量发生变化，无法控制变量，故C错误；注射器不必固定在竖直平面内，故D错误。(5)软管内有一部分气体，容易造成误差，所以选择容积较大的注射器(或实验中的气体不压缩得过小或测出软管中气体的体积等)，从而减小误差。
(能力考点·深度研析)1．实验器的改进用压强传感器代替压力表2．数据处理的改进
►考向1　实验器材的改进 在“用DIS研究温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”实验中，某同学采用如图1所示的实验装置，一个带刻度的导热试管内封闭一定质量的气体，有一定厚度的活塞可在试管内无摩擦地滑动，试管的右端通过一个小软管与压强传感器相连。
该同学向右缓慢推动活塞左侧的手柄，在这个过程中未用手接触试管，每次从活塞左边沿对应的试管刻度读取体积值，并输入计算机，同时由压强传感器测得对应的压强值。实验共测了6次，实验结果如表所示。
(1)在图2所示的坐标纸上已经标出4组数据点，请将余下的两组数据在坐标纸上标出，并作出对应的图像。
(2)该同学经老师提醒后发现自己的体积数据记录有误，漏记了小软管内气体的体积。你认为他的体积数据记录还存在什么问题：________ _______________________________。结合图2中画出的图像，判断该同学__________(选填“需要”或“不需要”)修正体积的数据记录。(3)该同学从分子动理论的角度分析实验过程：试管内封闭一定质量的气体，温度保持不变，气体分子的______________________________和____________一定；气体的体积减小时，单位时间内撞击单位面积的分子数________(选填“增大”“减小”或“不变”)，宏观表现为气体的____________。
厚度的活塞体积也计入气体体积值
分子平均动能(或平均速率)
[答案]　(1)见解析图[解析]　(1)将余下的两组数据在坐标纸上标出，并用平滑线连接各个点，如图所示。
(2)该同学将有一定厚度的活塞体积也计入气体体积值。结合图像可知，温度不变时，压强与体积成反比，所以不需要修正。(3)因为气体温度及质量不变，所以气体分子的分子总数和分子平均动能不变，气体的体积减小时，单位体积内的分子数增多，所以单位时间内撞击单位面积的分子数增大。每个分子撞击的平均作用力不变，但是单位时间内撞击的分子数增多，所以宏观表现为气体的压强增大。
►考向2　实验原理的创新 (2024·山东泰安质检)某同学利用图(a)装置验证玻意耳定律，粗细相同的玻璃管A和B下端用橡皮管相连，管内装有水银，A管上端封闭，内有封闭气体，B管上端开口。上、下移动B管时，需保持________不变，气体体积V可以根据A管上的刻度读出，利用刻度尺测出B管液面与A管液面的高度差h。测得一系列数据后，以h为纵坐标，得到如图(b)所示的函数图像，则图像的横坐标应为____；图线与h轴交点的物理含义是_______________________________________。
大气压强p0对应的水银柱的高度值的相反数