實(shí)驗(yàn)十八探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶骄吭跍囟炔蛔兊那闆r下，一定質(zhì)量的理想氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系。二、實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)就是研究在溫度不變時(shí)，氣體的壓強(qiáng)與體積之間的關(guān)系。在溫度不變的條件下，氣體壓強(qiáng)增大時(shí)，體積減小；氣體壓強(qiáng)減小時(shí)，體積增大。三、實(shí)驗(yàn)器材帶鐵夾的鐵架臺(tái)，注射器，柱塞(與壓力表密封連接)，壓力表，橡膠套，刻度尺。四、實(shí)驗(yàn)步驟1．如圖所示組裝實(shí)驗(yàn)器材。2．注射器兩端有柱塞和橡膠套，管內(nèi)密封一段空氣柱，這段空氣柱就是我們的研究對(duì)象。在實(shí)驗(yàn)過程中，我們可以近似認(rèn)為空氣柱的質(zhì)量和溫度不變。3．用手把柱塞向下壓，選取幾個(gè)位置，同時(shí)讀出刻度尺讀數(shù)與壓強(qiáng)，記錄數(shù)據(jù)。4．用手把柱塞向上拉，選取幾個(gè)位置，同時(shí)讀出刻度尺讀數(shù)與壓強(qiáng)，記錄數(shù)據(jù)。在該實(shí)驗(yàn)中，因此我們可以直接用刻度尺讀數(shù)做為空氣柱體積，而無需測(cè)量空氣柱的橫截面積。5．以壓強(qiáng)p為縱坐標(biāo)，以體積的倒數(shù)eq\f(1,V)為橫坐標(biāo)，把以上各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，觀察圖象，進(jìn)一步確定p與1/V的關(guān)系。五、數(shù)據(jù)處理1．設(shè)計(jì)表格記錄數(shù)據(jù)空氣柱高度d/cm空氣柱體積V/L壓強(qiáng)p/(×105Pa)eq\f(1,V)2.建立p-eq\f(1,V)坐標(biāo)系描點(diǎn)畫圖3．實(shí)驗(yàn)結(jié)論在溫度不變的條件下，一定質(zhì)量的理想氣體壓強(qiáng)與體積成反比。六、誤差分析1．氣體并不是嚴(yán)格意義上的理想氣體。2．兩個(gè)狀態(tài)的溫度不能保證完全一致。七、注意事項(xiàng)1．適用條件是溫度保持不變，所以操作要緩慢，才能保證溫度不變。2．要等到示數(shù)穩(wěn)定之后，再去讀數(shù)。3．研究對(duì)象為一定質(zhì)量的氣體，防止漏氣。實(shí)驗(yàn)原理與注意事項(xiàng)1．(多選)關(guān)于“探究氣體等溫變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是()A．實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)保持被封閉氣體的質(zhì)量和溫度不發(fā)生變化B．實(shí)驗(yàn)中為找到體積與壓強(qiáng)的關(guān)系，一定要測(cè)量空氣柱的橫截面積C．為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，可以在柱塞上涂潤滑油，以減小摩擦D．處理數(shù)據(jù)時(shí)采用p-eq\f(1,V)圖象，是因?yàn)閜-eq\f(1,V)圖象比p-V圖象更直觀AD[本實(shí)驗(yàn)探究采用的方法是控制變量法，所以要保持被封閉氣體的質(zhì)量和溫度不變，A正確；由于注射器是圓柱形的，橫截面積不變，所以只需測(cè)出空氣柱的長度即可，B錯(cuò)誤；涂潤滑油的主要目的是防止漏氣，使被封閉氣體的質(zhì)量不發(fā)生變化，不僅是為了減小摩擦，C錯(cuò)誤；當(dāng)p與V成反比時(shí)，p-eq\f(1,V)圖象是一條過原點(diǎn)的直線，而p-V圖象是雙曲線，所以p-eq\f(1,V)圖象更直觀，D正確。]2.如圖所示為“探究氣體等溫變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)裝置，氣體的壓強(qiáng)可從儀表上讀出，一段空氣柱被橡膠套和柱塞封閉在針筒內(nèi)，從刻度尺上可讀出空氣柱的長度。實(shí)驗(yàn)過程中氣體壓縮太快會(huì)使氣體溫度(選填“升高”、“不變”或“降低”)。實(shí)驗(yàn)中氣體向外漏氣，測(cè)得氣體的體積與壓強(qiáng)的乘積(選填“變大”“不變”或“變小”)。[解析]實(shí)驗(yàn)過程中氣體壓縮太快，外界對(duì)氣體做功，會(huì)使氣體溫度升高。實(shí)驗(yàn)中氣體向外漏氣，質(zhì)量減小，測(cè)得氣體的體積與壓強(qiáng)的乘積變小。[答案]升高變小數(shù)據(jù)處理與分析1.為了探究氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。注射器下端的開口有橡膠塞，它和活塞一起把一段空氣柱封閉在玻璃管中。實(shí)驗(yàn)中空氣柱體積變化緩慢，可認(rèn)為保持不變。空氣柱的壓強(qiáng)p可以從儀器上方的指針讀出，空氣柱的長度L可以在玻璃管側(cè)的刻度尺上讀出，若空氣柱的橫截面積為S，則空氣柱的體積V＝。為了直觀地判斷壓強(qiáng)p與體積V的數(shù)量關(guān)系，應(yīng)作出eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(選填“p-V”或p-\f(1,V)))圖象。研究氣體等溫變化的實(shí)驗(yàn)裝置[解析]實(shí)驗(yàn)中空氣柱體積變化緩慢，可認(rèn)為溫度保持不變。若空氣柱的橫截面積為S，則空氣柱的體積V＝SL。因pV＝C，則為了直觀地判斷壓強(qiáng)p與體積V的數(shù)量關(guān)系，應(yīng)作出“p-eq\f(1,V)”圖象，這樣得到的圖象為直線。[答案](1)溫度(2)SL(3)p-eq\f(1,V)2．(2019·江蘇如東中學(xué)模擬)某小組在做“用DIS研究溫度不變時(shí)一定質(zhì)量的氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)。(1)實(shí)驗(yàn)過程中，下列操作正確的是。A．推拉活塞時(shí)，動(dòng)作要快，以免氣體進(jìn)入或漏出B．推拉活塞時(shí)，手可以握住整個(gè)注射器C．壓強(qiáng)傳感器與注射器之間的連接管脫落后，應(yīng)立即重新接上，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)D．活塞與針筒之間要保持潤滑又不漏氣(2)該實(shí)驗(yàn)小組想利用實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的數(shù)據(jù)測(cè)出壓強(qiáng)傳感器和注射器的連接管的容積，所測(cè)得的壓強(qiáng)和注射器的容積(不包括連接管的容積)數(shù)據(jù)如下表所示：實(shí)驗(yàn)次數(shù)壓強(qiáng)(kPa)體積(cm3)1101.5182112.8163126.9144145.0125169.210①為了更精確的測(cè)量也可以利用圖象的方法，若要求出連接管的容積也可以畫圖。A．p-V B．V-pC．p-eq\f(1,V) D．V-eq\f(1,p)②利用上述圖線求連接管的容積時(shí)是利用圖線的。A．斜率 B．縱坐標(biāo)軸上的截距C．橫坐標(biāo)軸上的截距 D．圖線下的“面積”[解析](1)推拉活塞時(shí)，動(dòng)作不能快，以免氣體溫度變化，故A錯(cuò)誤；推拉活塞時(shí)，手不可以握住整個(gè)注射器，以免氣體溫度變化，故B錯(cuò)誤；壓強(qiáng)傳感器與注射器之間的連接管脫落后，氣體質(zhì)量變化了，應(yīng)該重新做實(shí)驗(yàn)，故C錯(cuò)誤；活塞與針筒之間要保持潤滑又不漏氣，故D正確。(2)①設(shè)連接管的容積為V0，注射器的容積為V，根據(jù)玻意耳定律，有：p(V＋V0)＝C變形得到：V＝eq\f(C,p)－V0；故畫V-eq\f(1,p)圖象，故選D。②根據(jù)V-eq\f(1,p)關(guān)系表達(dá)式V＝eq\f(C,p)－V0，V-eq\f(1,p)圖象的縱軸截距表示連接管的容積為V0，故選B。[答案](1)D(2)①D②B實(shí)驗(yàn)拓展與創(chuàng)新高考實(shí)驗(yàn)題一般源于教材而不拘泥于教材，是在教材實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上創(chuàng)設(shè)新情境，因此，要發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新角度，善于用基本實(shí)驗(yàn)的原理、方法和技巧處理新問題。本實(shí)驗(yàn)的常見創(chuàng)新如下實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新甲應(yīng)用傳感器結(jié)合計(jì)算機(jī)完成數(shù)據(jù)的采集和處理，使實(shí)驗(yàn)規(guī)律更形象eq\o([題組訓(xùn)練])1．(2019·上海寶山區(qū)一模)圖甲為研究一定質(zhì)量的氣體在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)與體積的關(guān)系實(shí)驗(yàn)裝置：甲乙丙(1)圖甲中直接與注射器相連的方框所代表的實(shí)驗(yàn)器材是。為了保持封閉氣體的溫度不變，實(shí)驗(yàn)中采取的主要措施是和。(2)由注射器的滿刻度處開始推動(dòng)活塞，記錄刻度值V，同時(shí)記錄對(duì)應(yīng)的由計(jì)算機(jī)顯示的氣體壓強(qiáng)值p，用V-eq\f(1,p)圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出圖乙所示的圖線，如果實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范正確，那么V0代表。(3)某同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)緩慢推動(dòng)活塞，并記錄下每次測(cè)量的壓強(qiáng)p與注射器刻度值V。在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)壓強(qiáng)傳感器軟管脫落，他重新接上后繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，其余操作無誤。若該同學(xué)用軟管脫落前測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖丙中畫出了V-eq\f(1,p)圖線，則在圖丙中大致畫出可能的、符合軟管脫落后測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的那部分V-eq\f(1,p)圖線。[解析](1)為了通過計(jì)算機(jī)利用數(shù)據(jù)采集器，方框所代表的實(shí)驗(yàn)器材是壓強(qiáng)傳感器，為了保持封閉氣體的溫度不變，實(shí)驗(yàn)中采取的主要措施是移動(dòng)活塞要緩慢；不能用手握住注射器封閉氣體部分。這樣能保證裝置與外界溫度一樣。(2)體積讀數(shù)比實(shí)際值大V0。根據(jù)p(V＋V0)＝C，C為定值，則V＝eq\f(C,p)－V0。如果實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范正確，但如圖所示的V-eq\f(1,p)圖線不過原點(diǎn)，則V0代表注射器與壓強(qiáng)傳感器連接部位的氣體體積。(3)根據(jù)pV＝C可知V＝eq\f(C,p)，當(dāng)質(zhì)量不變時(shí)V與eq\f(1,p)成正比，當(dāng)質(zhì)量發(fā)生改變后(質(zhì)量變小)，V與eq\f(1,p)還是成正比，但此時(shí)的斜率發(fā)生變化，即斜率比原來小，故畫出脫落后測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的那部分V-eq\f(1,p)圖線，如圖所示。[答案](1)壓強(qiáng)傳感器移動(dòng)活塞要緩慢不能用手握住注射器的封閉氣體部分(2)注射器與壓強(qiáng)傳感器連接部分氣體的體積(3)見解析圖2．為了測(cè)量某不規(guī)則小物體的體積，一位同學(xué)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：甲乙①將不規(guī)則物體裝入注射器內(nèi)。②將注射器和壓強(qiáng)傳感器相連，然后推動(dòng)活塞至某一位置，記錄活塞所在位置的刻度V，壓強(qiáng)傳感器自動(dòng)記錄此時(shí)氣體的壓強(qiáng)p。③重復(fù)上述步驟，分別記錄活塞在其他位置的刻度V和記錄相應(yīng)的氣體的壓強(qiáng)p。④根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，作出eq\f(1,p)-V圖線，推測(cè)出不規(guī)則物體體積。(1)根據(jù)圖線，可求得不規(guī)則物體的體積約為mL。(2)如果在上述實(shí)驗(yàn)過程中，由于注射器內(nèi)氣體的溫度升高，那么，所測(cè)不規(guī)則物體體積值(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。(3)為提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，操作過程中要注意的事項(xiàng)有。[解析](1)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的體積實(shí)際上是不規(guī)則物體體積與氣體體積之和，對(duì)于被封閉的氣體，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知eq\f(pV氣,T)＝C，得eq\f(1,p)＝eq\f(V氣,TC)。當(dāng)T保持不變，eq\f(1,p)趨向于0時(shí)，則氣體體積