实验07_DIS_研究气体的压强和体积的关系
实验七：用DIS 研究气体的压强和体积的关系
实验目的：
研究一定质量的气体，在温度不变时，压强与体积的关系
实验原理：
玻意耳定律
实验器材：
数据采集器、计算机、压强传感器，注射器
实验装置；
实验步骤：
⑴双击图标，打开DAS程序，等待传感器自动连接，待变成，传
感器就连接成功了。
单击“新课改实验”，双击实验条目“用DIS研究气体压强与体积的关系”，进入实验界面。
⑵将压强传感器接入数据采集器。
把注射器活塞置于初始位置（一般选30-40ml处，这样气体体积变化可以较大,并将注射器与压强传感器前端软管紧密连接，确保其气密性。
（3）点击“”，观察压强传感器实时测得的大气压强值
（4）在软件窗口下方的表格中输入活塞初始位置对应的气体体积值。
点击“记录数据”，记录下此刻的压强值。
（5）改变注射器活塞的位置使气体体积发生变化，将变化后的体积值输入到表格中，当气压值稳定时，点击“记录数据”，记录下此刻的压强值。
（6）重复步骤5，得到多组数据。
点击“”按钮。
（7）点击“P-V 绘图”，根据
已有数据在P-V坐标系中描点。
点
击“图形拟合”，得到p、V 有反
比关系（图1）。
（8）点击“P-1/V 绘图” ，
绘出“压强-体积倒数”关系图
线。
点击“图形拟合”，得到p 、
1/V 有正比关系（图2）
▲ 注意事项：
① 实验时要求气体的质量保持不变，要注意注射器与压强传感器连接时的密闭性，实验过程中不能拔出针筒。
实验前，先把针筒拉到一定体积再接上压强传感器； ② 为保持气体的温度不变，不能用手握住注射器，同时拉动活塞时应缓慢。
练习：
1、本实验的研究对象是___________，实验中应保持不变的参量是__________，它的体积由
_______直接读出，它的压强由______传感器等计算机辅助系统得到。
2、某同学在做“气体的压强与体积的关系”实验中，测得的实验数据在计算机屏幕上显示
如下表所示，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序号 V （ml ） P(×105Pa) P •V(×105
Pa ·ml)
1
20.0 1.0010 20.020 2
18.0 1.0952 19.714 3
16.0 1.2313 19.701 4
14.0 1.4030 19.642 5 12.0 1.6351 19.621 （A （B ）实验时环境温度增大了；
（C ）实验时外界大气压强发生了变化；
（D ）实验时注射器内的气体向外发生了泄漏。
3、某同学在一次实验中，计算机屏幕显示如图15-11-1所示，其纵坐标表示封闭气体的压强，则横坐标表示的物理量是封
闭气体的………………………………………( )
（A ）热力学温度T ； （B ）摄氏温度t ；
（C ）体积V ； （D ）体积的倒数1/V 。
4、实验过程中下列那些操作是错误的………（ ） （A ）推拉活塞时，动作要慢；
（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 ）活塞与针筒之间要保持气密性。
P O 图15-11-1。
压强与体积的关系实验
用DIS研究温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系（一）．实验原理：实验原理利用一个带有刻度的注射器，封入一定质量的空气，在保证气体质量一定，温度不变的条件下，推动活塞改变气体体积，用压强传感器测出相应的气体压强，验证玻意耳定律．（二）．注意事项： 1．实验时要求气体的质量保持不变，因此，必须将压强传感器上的皮管封住气体，同时在活塞上涂抹润滑油，有良好的密封性，以保持气体质量不变．2．实验中为保持气体的温度不变，要求：1）不要用手握住注射器封闭气体部分，2)移动活塞时应缓慢．3．记录气体体积时要加上压强传感器上皮管内的气体体积。
4．记录气体压强时要稍待稳定再点击“记录数据”5．在验证玻意耳定律的过程中，为使图象直观，最好用p-1/V图象．（三）．误差分析 1．实验所用的注射器的气密性的好坏可直接产生误差，主要的原因是m是否一定保持不变，若有气体漏出，则pV值变小；若有气体漏进，则pv值变大．2．实验中气体的温度改变可直接产生误差，主要的原因是不能满足条件，因此实验的过程中要求手不能握注射器，改变气体的体积时要求缓慢．3．测量气体体积时，一有读数误差，二是皮管内的气体体积修正有误差（四）、参考试题 1．用注射器做《验证玻意耳定律》的实验中，压缩气体取几组p、v值后，用p做纵坐标，1/V做横坐标，画出p一1/V图象是一条直线，把这条直线延长后未通过坐标原点，而交于横轴，如图所示，可能的原因是 ( B )A．各组的取值范围太小B．注射器内气体漏气C．在实验中用手握住注射器而没能保持温度不变D．在实验中大气压强发生了变化．2．在用注射器《验证玻意耳定律》的实验中，增大气体压强时，测出一组组压强和体积的数值后，发现压强和体积的乘积值在逐渐变小，产生这种结果的原因是 ( D )A．压强逐渐增大．体积逐渐减小 C.注射器进气B．用手握住了注射器，或操作过快，气体温度升高 D．注射器漏气 3．在《验证玻意耳定律》的实验中（1）．下列实验操作中正确的是 ( C )A．先用压强传感器上的皮管封住注射器内的气体，再把活塞插入注射器内B．为使注射器固定，在拉或压活塞时都要用手紧紧地握住注射器C．拉或压活塞时，要缓慢，以使封闭气体与外界充分发生热交换D．以上操作均不正确(2)图所示的是甲、乙两同学在同一次实验中得到的p一1/V图，若两人实验时均操作无误且选取的坐标标度相同，那么两曲线斜率不同的主要原因是_____________________。
物理-上海-高三-用DIS研究温度不变时_一定质量的气体压强和体积的关系
精锐教育学科教师辅导教案学员编号：年级：高三课时数：3 学员姓名：辅导科目：物理学科教师：张楼课题用DIS研究温度不变时，一定质量的气体压强和体积的关系教学目标1、玻意耳定律2、实验内容3、数据处理4、实验变型授课日期教学内容Ⅰ.知识梳理一、用DIS研究温度不变时，一定质量的气体压强和体积的关系【实验目的】探究一定质量的气体在温度不变条件下的压强与体积间关系。
【实验器材】DIS（压强传感器、数据采集器、计算机等）、注射器。
【实验原理】控制变量法【实验步骤】1．将压强传感器接入数据采集器。
开启电源，点击“研究温度不变时一定质量的气体压强与体积的关系”。
2．点击“开始记录”，观察压强传感器所测得的大气压强值。
3．将注射器的活塞置于初始位置（如15cm处），将注射器与压强传感器的测口相连。
4．在数据表格中输入活塞初始位置所对应的气体体积值。
点击“记录数据”，记录此刻针筒中密闭气体的压强值。
5．推拉注射器活塞，气体体积发生变化，使活塞处于各设定体积时，点击“记录数据”自动记录各压强值，点击“数据计算”计算出压强与体积的乘积值及体积的倒数值。
6．点击“图线分析”，出现压强与体积、压强与体积的倒数的关系曲线。
计算机根据数据点绘出“压强—体积”关系图线。
点击“p－1V绘图”计算机绘出“压强—体积的倒数”关系图线。
“压强-体积”关系图线“压强-体积倒数”关系图线【数据处理】请在图表中记录压强和体积的数据，并描绘出p和V以及p与1V的关系图。
次数压强p/kPa体积V/cm3【误差分析】1．温度变化（不能用手握住注器，移动活塞要缓慢），等压强值稳定后再记录。
2．气密性。
（活塞涂润滑油防止漏气）。
3．注射器与压强传感器连接处有一定的体积。
4．外界气压P0变化对本实验没有影响。
5．压强传感器与注射器脱开的话要重新做，出现下列情况可能原因是 （1）pV 乘积逐渐变大，（2）作出的V －1/p 图线如右图所示，（3）作出的p －1/V 图线如右图所示，Ⅱ.例题解析题型一：用DIS 研究温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系 【例1】用DIS 研究温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系（1）右图表示用DIS 探究气体的压强和体积关系时所用的部分实验器材，其中A 是__________传感器。
用DIS研究温度不变时,一定质量的气体压强与体积的关系
源于名校，成就所托标准教案§12. 3.2用DIS研究温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系高考对应考点:用DIS研究在温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系 ( B )课时目标:1．理解描述气体的三个状态参量：体积、温度、压强，并能从分子动理论角度知道温度的微观解释。
能通过DIS实验采集数据，并对数据进行分析；得出玻意耳定律。
掌握玻意耳定律，并能对实际应用进行分析。
2．通过实验进一步感受控制变量法，通过描绘p-V图等图像，明白利用图像反映物理规律的方法。
3．通过大量的实际生活例子，体验玻意耳定律在实际生活中的广泛应用。
重点难点:1．本节的重点是了解描述气体的状态参量和通过实验探究得出玻意耳定律。
2．本节的难点是在不伺情况下计算气体压强的方法。
知识精要：[实验目的]探究一定质量的气体在温度不变的情况下，压强与体积之间的关系。
[实验原理]玻意耳定律（1）定律内容表述之一一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积成反比。
数学表达式设初态体积为V1，压强为p1；末态体积为V2，压强或p1V1=p2V2（2）定律内容表述之二一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积的乘积是不变的。
数学表达式pV=恒量（3）用图象表述玻意耳定律纵轴代表气体的压强；横轴代表气体的体积；选取恰当的分度和单位。
请学生讨论一下图线该是什么形状，并尝试把它画出来。
（等温线）（4）关于玻意耳定律的讨论①图象平面上的一个点代表什么？曲线AB代表什么？线段AB代表什么？② pV=恒量一式中的恒量是普适恒量吗？引导学生作出一定质量的气体，在不同温度下的几条等温线，比较后由学生得出结论：恒量随温度升高而增大。
（5）. 微观解释：从分子动理论的角度来说，气体的压强是大量气体分子频繁碰撞器壁的结果。
由于温度不变，分子平均动能不变；体积减小，气体分子密度增大，单位体积内的分子数越多，压强就越大．[实验器材]DIS（压强传感器、数据采集器、计算机等）、注射器。
用DIS研究温度不变时一定质量的气体压强与体积的关系
第 1 页 共 5 页用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目的探究一定质量的气体在温度不变条件下的压强与体积间关系。
实验器材DIS （压强传感器、数据采集器、计算机等）、注射器。
实验设计将压强传感器接入数据采集器。
开启电源，运行DIS 应用软件，点击实验条目中的“研究温度不变时，一定质量气体的压强与体积的关系”，软件界面如图所示。
如图所示，注射器与压强传感器的测口相连。
在数据表格上输入所设定的体积；推拉注射器活塞，使其位于各设定体积时，点击“记录数据”，表格上将记录不同体积时所对应的注射器内气体的压强数据。
点击“数据计算”，表格上将显示注射器内气体压强和体积的乘积值，以及体积的倒数值。
计算出pV 乘积，并和其他组同学进行比较。
“压强-体积”关系图线“压强-体积倒数”关系图线第 2 页 共 5 页反思讨论为什么各组同学实验的pV 值不完全相同？在实验中，推拉活塞需要注意什么？启动“图线分析”功能，在屏上可分别观察到压强和体积、压强和体积的倒数的关系曲线。
请在下表中抄录计算机界面上测得的压强和体积的数据。
根据抄录的数据，参考屏幕上得出的图线，在下图中用描点法画出p 与V 以及p 与1V 的关系图，并分析得出结论。
相关习题1．（2003上海）有同学在做“研究温度不变时气体的压强跟体积的关系”实验时，用连接计算机的压强传感器直接测得注射器内气体的压强值，缓慢推动活塞，使注射器内空气柱从初始体积20.0 ml 变为12.0 ml ，实验共测了五次，每次体积值直接从注射器的刻度上读各并输入计算机，同时由压强传感器测得对应体积的压强值，实验完成后，计算机屏幕上立刻显示出如下表中所示的实验结果。
（）（A ）实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力不断增大第 3 页 共 5 页（B ）实验时环境温度增大了（C ）实验时外界大气压强发生了变化（D ）实验时注射器内的空气向外发生了泄漏（2）根据你在（1）中的选择，说明为了减小误差，应采取的措施是： 。
DIS实验玻马定理
DIS实验报告
实验题目理想气体压强与体积变化的关系
实验目的
验证一定质量理想气体的玻意尔—马略特定律。
实验器材气压传感器，数据采集器，计算机，一次性注射器。
实验原理
一定质量的理想气体，在温度不变的情况下，气体的压强与体积成反比
关系。
实验步骤
1、将压强传感器接入数据采集器的第一通道；
2、将注射器的活塞置于某一刻度处（此处为40ml）；
3、将注射器与压强传感器的测量端相联接，保证其气密性；
4、打开ELAB实验软件，调用“玻马定律”实验模板；
5、在实验属性中设置采集为“单点采集”，依次推动活塞到下一刻度处，
待数值稳定后，点击手动采集按钮，记录一系列的数据，表窗口1中P-V
图像中选择数据点，点击鼠标右键选择“拟合”方式为“反比拟合”，形成曲
线，如下：
6、我们要断定p、v之间的关系还要在表窗口2中进行下一步的验证工作，即P-1/V图像的验证，同样选择数据点鼠标右键“线性拟合”可得
如图所示：
从上图P-1/V图中的线性拟合效果看出，P与1/V的线性关系，进而得出
P、V的反比关系。
实验结论
一定质量的理想气体，在温度不变的情况下，气体的压强与体积成反比
关系
实验成功
关键点
熟悉并正确使用胜昔ELAB数字化实验系统软件，仪器的正确安装。
指导学生实验关键教会学生能够操作电脑，并且让学生学会使用胜昔ELAB数字化实验系统软件，以及对传感器和采集器的使用。
实验日期2012年06月21日实验分工。
气体压强-体积关系实验 波义耳定律
DIS 气体压强与体积关系实验的数据图像分析
一、p-V 图
用DIS 研究温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系的实验中，由于在输入体积值时未加上软管的体积，则实验结果的p —V 图线如图中红色虚线所示，实线为一根标准参考双曲线。
分析：由于未考虑软管部分体积，则根据玻意尔公式：
C V V p =∆+)(
即：V p C pV ∆-=
由此可知当P 很小时，实验结果与标准双曲线相差不大，当P 比较大时，实验结果与标准
双曲线相差较大。
二、p-1/V 图
左图是根据公式推导出的理论图像，右图是计算机根据实验所测数据拟合而成的。
分析：对于左图：
V V V C V C V V V C V V V C V V V
C
V V C p C
V V p 1111)11(111)(∆+∆-∆=∆+∆-∆+∆=∆+=∆+=⇒=∆+ 可见当以1/V 为横坐标时，所得的函数图像向左向上平移后的双曲线，并且过原点。
对于右图，计算机怎么会得出一条倾斜的直线呢，查了一些资料，原因也很无语，因为软件在这只能拟合直线，没办法拟合曲线。
如下图红色直线是计算机拟合出来的。
这个图牺牲了我好多脑细胞，想不通截距的含义，当体积趋于无穷大时，压强也应该趋于零的。
可能一些老的资料还会出现这样的说法，说直线不过原点是因为没考虑软管中的气体体积。
三、V-1/p 图
V
O
－
V
这个图好理解多了，由C V V p =∆+)(，很明显就能得出V p
C V ∆-=，压强与体积的关系显而易见，并且截距的含义也一目了然，就是软管中空气体积。
物理DIS实验对学生能力培养研究——以探究气体压强与体积关系为例
１问题 的提 出
随着 科学 技 术 的不 断发 展， 教育 改革 几 经风 雨 ，现 代 教育技术 在教学 中的地 位有 了很 大的发展 。物理 作为一 门以 实验 为基 础的科学 学科 ，在新课 改的影响下 ，实验 教学 的认
识和方 法也有 了很 大的进步 ，学生的主体性逐渐 得到重视 。
对 学生 能力培 养 的积极 作 用 。
关键 词 物理 实验 教 学 ；ＤＩ Ｓ实验 ；学生 能力培 养
中 图分 类号 ：Ｇ ６ ５ ２ 文献 标 识码 ：Ｂ
３ ） 实验仪 器．计算机 、 数据采集器 、 注射器 、 压 强传感器 。
４ ）实 验 装 置 如 图 １ 所示 。
文章 编号 ：１ ６ ７ １ － ４ ８ ９ Ｘ （ ２ ０ １ ３ ） ２ ７ — ０ １ １ ９ － ０ 处 理 信 息 的能 力 和 时 间 是 有 限 的 ，Ｄ Ｉ Ｓ对 信 息 的实
时记录、处理 部很准确 ，提 高了课堂效率 ，节 省 了时 间，让 学生有更 多的时间去 思考 、探究实验 中的现 象和 问题 。在传 统实验 中，为 了培养学生 的动手能力 ，要求学 生多次测量数 据 ，并且进行数 据处理 。但这样 会导致学生在 实验 过程 中花
论述 Ｄ Ｉ Ｓ实 验 对 学 生 能 力 培 养 的 积 极 作 用 。
２ ＤＩ Ｓ 的定 义 及 组 成
Ｄ Ｉ Ｓ 实验系统是 由“ 传感 器 ＋ 数据采集器 ＋ 实验软件包 （ 教 材 专用软件、 通 用扩展软件 ） ＋计算机 ” 构成的新型实验系统 ，
利 用 计 算 机 接 口技 术 进 行 相 关 物 理 量 的 采 集 、测 量 、 记 录 及
处理等，实现联合计算机技术的中学物理实验设备的开发 。
玻意耳定律
解题思路：通过巧妙选取研究对象，化质 量变化为质量不变，进而运用气体实验 定律求解。 《一》P98/13（N次抽气后求压强）
3.等温线：
（C）单调变化
p
2
等温线
1
O
（D）保持不变 解析：由PV/T为恒量，由图像与 坐标轴围成的面积表达PV乘积， 从实线与虚线（等温线）比较可 得出，该面积先减小后增大，说 明温度T先减小后增大，内能将先 V 减小后增大。
练习：《一》P87/11
4.动态分析
假设法（即先假设是某种情况（暂态），运用 物理规律（如玻意耳定律）进行推理，得到与 假设相矛盾的结论，进而修正假设(即用现在的 结论去取代原有假设），最后得到合理结论 （正确答案） （1）重物外力型《练习册》P61/7 （2）液柱型 《一》P83/9； 10（ 管内外液面高度差怎么变？）； 《练习册》P61/5 （有加速度）《一》P82/5；P97/7 练习：P86/9（截断）；P86/10（注水银）
《一》P87/12；13； P88/14；15； P97/4
《一》P88/15
P
T2
0 图1
T1
V
一定质量的气体，不同温度 下的等温线是不同的。 T1< T2
P—1/V图象，图线的形状 是通过原点的直线，斜率 越大温度越高,T1<T2
4．（2008年高考物理上海卷 9）已知理想气体的 内能与温度成正比。如图所示的实线为汽缸内一定 质量的理想气体由状态1到状态2的变化曲线，则 在整个过程中汽缸内气体的内能 （ ） B （A）先增大后减小 （B）先减小后增大
等温变化
DIS实验 【实验目的】：探究一定质量的气体在温度
2020年高考回归复习—热学实验之探究温度不变时气体的压强跟体积的关系 含答案
高考回归复习—热学实验之探究温度不变时气体的压强跟体积的关系1．有同学在做“用DIS研究温度不变时气体的压强跟体积的关系”实验时，缓慢推动活塞，在使注射器内空气体积逐渐减小的过程中，多次从注射器的刻度上读出体积值并输入计算机，同时由压强传感器将对应体积的压强值通过数据采集器传送给计算机．实验完成后，计算机屏幕上显示出如右图所示的p-V图线（其中实线是实验所得图线，虚线为一根参考双曲线）．（1）仔细观察不难发现，该图线与玻意耳定律不够吻合，造成这一现象的可能原因是：________________________________________________________；（2）（单选题）由于此图无法说明p与V的确切关系，所以改画p-1/V图像．画出的p-1/V图像应当是（）（3）若另一组同学操作时用手握住了注射器，作出的p-V图像_____________(选填“可能”“不可能”)与题干的图像相同．2．某实验小组用如图甲所示实验装置来探究一定质量的气体发生等温变化遵循的规律。
(1)关于该实验，下列说法正确的是______A．实验前应将注射器的空气完全排出B．空气柱体积变化应尽可能的快些C．空气柱的压强随体积的减小而减小D．作出p−1的图象可以直观反映出p与V的关系V(2)为了探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，他们进行了两次实验，得到的p－V图象如图乙所示，由图可知两次实验气体的温度大小关系为T1_____T2(选填“<”“＝”或“>”)。
(3)另一小组根据实验数据作出的V−1图线如图丙所示，若他们的实验操作无误，造成图线不p过原点的原因可能是_______________________________。
3．用如图甲所示的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并插入针管，用细软管将针管小孔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。
气体的压力与体积关系
气体的压力与体积关系气体是一种物质的状态，具有可压缩性和可扩散性。
在研究气体性质时，我们经常会遇到气体的压力与体积之间的关系。
本文将探讨气体的压力与体积之间的关系，并介绍相关的实验和定律。
一、实验现象与结果为了研究气体的压力与体积之间的关系，我们可以进行以下实验： 1. 压力与体积的关系实验实验装置：一个封闭的容器，容器内有一定量的气体，容器上有一个活塞。
实验步骤：首先，将活塞推入容器内，使气体被压缩。
然后，缓慢地将活塞拉出，使气体膨胀。
实验结果：当活塞推入容器内时，气体被压缩，容器内的压力增加；当活塞拉出时，气体膨胀，容器内的压力减小。
2. 压力与体积的关系实验实验装置：一个封闭的容器，容器内有一定量的气体，容器上有一个活塞。
实验步骤：首先，将活塞推入容器内，使气体被压缩。
然后，保持活塞位置不变，改变容器的体积。
实验结果：当容器的体积减小时，气体被压缩，容器内的压力增加；当容器的体积增大时，气体膨胀，容器内的压力减小。
二、压力与体积的定律根据上述实验结果，我们可以得出以下结论：1. 博伊尔-马里厄定律博伊尔-马里厄定律（Boyle-Mariotte定律）指出，在恒温条件下，气体的压力与其体积成反比。
即P1V1 = P2V2，其中P1和V1表示初始状态下的压力和体积，P2和V2表示变化后的压力和体积。
2. 查理定律查理定律（Charles定律）指出，在恒压条件下，气体的体积与其温度成正比。
即V1/T1 = V2/T2，其中V1和T1表示初始状态下的体积和温度，V2和T2表示变化后的体积和温度。
3. 盖-吕萨克定律盖-吕萨克定律（Gay-Lussac定律）指出，在恒容条件下，气体的压力与其温度成正比。
即P1/T1 = P2/T2，其中P1和T1表示初始状态下的压力和温度，P2和T2表示变化后的压力和温度。
三、应用与实际意义气体的压力与体积关系在日常生活和科学研究中具有重要的应用和实际意义。
1. 汽车轮胎汽车轮胎内充满了气体，根据气体的压力与体积关系，可以通过调节轮胎内气体的压力来控制轮胎的体积，从而影响汽车的行驶性能和舒适性。