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实验验证玻意耳定律 人教版

2020-04-21 来源:九壹网
验证玻意耳定律

教学目标

通过实验证明:一定质量的气体,在温度不变的情况下,压强和体积成反比或压强和体积的乘积为一恒量.

通过实验了解气体状态参量的测量方法,学习计算封闭容器中气体的压强. 培养学生的动手能力和良好的实验习惯. 重点、难点分析

本实验为验证性的学生实验,要求学生必须明确验证什么、依据是什么、使用什么设备、实验怎么做.所以实验原理、实验器材、实验步骤是本实验的重点.

对公式P=P0±F/S的正确理解、封闭气体的压强计算是难点之一,相当一部分学生处理不好时公式中取P0+F/S,何时取P0-F/S.如果空气柱受到活塞和固定在它上面的框架的压力作用的同时,还受到我们施加的拉力或压力的作用,这些力的合力是F.对于这一点,也经常出问题.

由于学生缺乏操作经验,靠目测判断竖直方向,再加上实验器材本身的质量问题,注射器或实验器竖直难于保证. 实验器材

框架和100g钩码若干;测力计;铁架台及铁夹;水银气压计(共用);带刻度的注射器(5ml);刻度尺.

若使用带有长度刻度的注射器型的“玻意耳定律实验器”做本实验,请将刻度尺换为游标卡尺. 主要教学过程 明确实验原理

掌握实验所依据的公式PV=恒量; 理解公式P=P0+F/S中各物理量的意义; P0表示实验时的大气压强; S表示活塞的横戴面积; F表示封闭气体所受的合力; 会运用此公式计算封闭气体的压强. 知道本实验应满足的条件: 等温过程t=恒量;

研究对象即封闭气体的质量不变. 实验器材

认识实验器材.

了解水银气压计的构造,知道使用方法.

通过实物观察,了解注射器与玻意耳定律实验器上的刻度的区别. 实验步骤

用测力计称出活塞和框架所受重力G.

按图1所示,把注射器固定在铁架台的铁夹上,保持注射器竖直.

把适量的润滑油抹在注射器的活塞上,再上下拖动活塞,使活塞与器壁间被油封住.当活塞插进注射器内适当位置后,再套上橡皮帽,将一定质量的气体封闭在注射器内. 从注射器上读出空气柱的体积V,用刻度尺测出这个空气柱的长度,计算出活塞的横戴面S.

记下大气压强P0.

在框架两侧挂钩码,总质量为M,记下相应的气体体积.

框架两侧不挂钩码,用测力计向上拉活塞,拉力为F0,记下相应的气体体积. 改变所挂钩码质量或测力计拉力,共做四次实验,分别计算出PV值并加以比较. 保证实验条件

m一定:加润滑油密封,套橡皮帽;

t一定:不用手握住射器,施力时动作要缓慢,保持环境温度的稳定; 减小摩擦:加润滑油,力要沿活塞中轴线,注射器保持竖直及对称地悬挂钩码. 数据处理

实验时的大气压强P0=Pa 注射器活塞横截面积S=m2 注射器活塞、框架总重G0=N 在活塞上施加的力 测力计力F0=N 悬挂钩码总重G=N 环境温度t=℃ 压强的计算

加钩码时P=P0+(G0+G)/S=[P0+G0/S]+G/S 用测力计拉P=P0+(F0+G0)/S=[P0+G0/S]+F0/S 次数 压或拉 G或F0(N) 空气柱压强(Pa) 1 2 3 4 实验结论(略) 误差分析

本实验的误差主要来自活塞所受的摩擦力. 说明

若使用玻意耳定律实验器做实验,需用游标卡尺测出活塞直径D,活塞横截面积为S=(ПD2)/4,表中空气柱体积以“cm气柱数”表示.

为保证实验效果,在正式实验之前安装一定的时间让学生对照实物进行预习.以下预习题供参考:

本实验是验证性的实验,它的实验原理是什么? 采取什么措施可保证气体质量一定,温度保持不变? 本实验误差的主要来源是什么?可采取什么措施减小误差? 你能想出其他办法验证玻意耳定律吗?

建议:在学习认真预习的基础上,自行设计、书写实验报告.

空气柱体积(m3) PV

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